上交杨军ACS Energy Letters：硬碳负极双功能预氧化试剂实现高能钠离子电池

作为钠离子电池的基准负极材料，硬碳（HC）仍然面临着初始库仑效率不理想和固体电解质界面（SEI）不稳定等问题，从而降低了能量密度和循环性能。

在此，上海交通大学杨军团队首次展示了烷氧基氢化铝钠（RA）作为HC电极双功能预钠化试剂的应用。具体而言，作者通过驱动Na均匀容纳到HC电极中同时诱导钝化Al₂O₃纳米层的形成。结果显示，HC负极表面电解质的分解和活性Na的消耗大大减轻导致Na₃V₂(PO₄)₃||HC全电池具有更高的能量密度和循环可逆性。此外，钝化Al₂O₃纳米层的原位表面修饰也降低了预沉淀HC对空气的敏感性。

图1. RA-HC的结构表征

总之，该工作将还原性烷氧基铝氢化物钠型复合物（RA）首次用作HC负极的新型化学预沉降剂。研究显示，作为一种双功能预钠化试剂，RA不仅能起到Na补偿作用，还能在HC上形成钝化的Al₂O₃纳米层，以防止电解质分解。与电解质电化学还原产生的传统SEI层相比，容纳的钠降低了RA-HC电极的电势，并导致在接触电解质后形成更薄且更致密的SEI层。

因此，初始充电过程中不可逆的钠吸收被显著抑制，从而使碳酸酯基电解质的ICE高达94.6%，并提高了容量和循环稳定性。RA处理后，全电池的ICE从69.4%增加到91.8%，初始容量从75.3 mAh g_NVP⁻¹提高到103.5 mAh g_NVP⁻¹。在1C下循环200次后，NVP||RA-HC全电池的容量保持率达到78.5%，而NVP||HC的容量保持率为65.6%。因此，该项研究推动了具有更高能量密度的长寿命钠离子电池的开发。

图2. 电池性能

A Bifuctional Presodiation Reagent for Hard Carbon Anodes Enhancing Performance of Sodium-Ion Batteries, ACS Energy Letters 2024 DOI: 10.1021/acsenergylett.4c00314

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上交杨军ACS Energy Letters：硬碳负极双功能预氧化试剂实现高能钠离子电池

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