化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (6): 871-878.DOI: 10.6023/A26010013 上一篇 下一篇
研究论文
赵紫璞a, 孙雨涵a, 张静洁b, 郭文迪a, 鲍晓冰a, 罗巧梅a, 苟蕾a, 樊小勇a,*(
)
投稿日期:2026-01-11
发布日期:2026-05-06
基金资助:
Zipu Zhaoa, Yuhan Suna, Jingjie Zhangb, Wendi Guoa, Xiaobing Baoa, Qiaomei Luoa, Lei Goua, Xiaoyong Fana,*(
)
Received:2026-01-11
Published:2026-05-06
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生物质硬碳凭借原料来源丰富、成本低和环境友好等优点, 已成为钠离子电池负极的研究热点. 然而, 其层间距小, 导致钠离子嵌入/脱出困难、结构坍塌, 最终造成其循环稳定性差及高倍率容量低, 限制其商业化应用. 本研究以夏威夷果壳为前驱体, 通过调节掺杂钴离子浓度与合成工艺, 制备了钴掺杂硬碳负极材料(Co-HC). 钴掺杂不仅增大层间距, 促进石墨化, 提升离子扩散动力学和电子导电性; 还能将孔隙结构从微孔主导转变为介孔主导, 大幅降低比表面积, 促进Na+快速扩散, 显著提升材料的倍率性能; 并且Co-HC中相互连接的膨胀石墨结构可加速电子传输, 石墨层周围的无定形碳以及含氧缺陷也为离子吸附提供了丰富的活性位点. 电化学测试表明, Co-HC电极在30 mA•g−1的电流密度下持续循环120圈仍显示322.4 mAh•g−1的高稳定容量, 即使在300 mA•g−1大电流下循环900圈仍维持251.1 mAh•g−1. 倍率性能显示, 即使提升到2000 mA•g−1的超大电流, 容量也能达到224.46 mAh•g−1, 容量保持率仍可达65.8%; 当电流密度恢复到20 mA•g−1时, Co-HC电极的容量可恢复到320.2 mAh•g−1, 充分证明了其卓越的循环寿命和高倍率容量.
赵紫璞, 孙雨涵, 张静洁, 郭文迪, 鲍晓冰, 罗巧梅, 苟蕾, 樊小勇. 钴掺杂提升夏威夷果壳基硬碳的储钠稳定性和高倍率容量[J]. 化学学报, 2026, 84(6): 871-878.
Zipu Zhao, Yuhan Sun, Jingjie Zhang, Wendi Guo, Xiaobing Bao, Qiaomei Luo, Lei Gou, Xiaoyong Fan. Cobalt-Doping Enhancing the Cyclability and High-rate Capacity of Macadamia Nut Shell-Based Hard Carbon[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(6): 871-878.
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