鈉離子電池篩分型碳：緣起與進(jìn)展

新型儲能技術(shù)可有效克服可再生能源發(fā)電的間歇性，有助于平滑用戶需求從而提高能量利用效率，是我國實現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)的重要支撐

。鋰離子電池是目前最具競爭力的電化學(xué)儲能器件，隨著電動車和儲能領(lǐng)域?qū)︿囯x子電池需求的快速增長，碳酸鋰價格飛漲(最高時甚至超過每噸50 萬元)，鋰資源的供應(yīng)情況變得越來越緊張，大大限制了鋰離子電池在低成本、長壽命的大型儲能系統(tǒng)中的大規(guī)模應(yīng)用。鈉和鋰同為堿金屬元素，鈉離子電池具有類似鋰離子電池的工作原理。由于鈉資源儲量豐富且分布廣泛，鈉離子電池被認(rèn)為是鋰離子電池在大規(guī)模儲能應(yīng)用中的最佳補(bǔ)充甚至替代，具有突出的價格優(yōu)勢

。國家發(fā)改委、能源局在2021 年7 月特別印發(fā)了“關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見”，意見提出要堅持儲能技術(shù)多元化，加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)?；囼炇痉丁＝陙礅c離子電池相關(guān)的科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，展現(xiàn)出幾個除低成本外的突出優(yōu)勢：①鈉離子電池的正極和負(fù)極都可以采用更輕薄和廉價的鋁箔；②鈉離子電池具有更優(yōu)異的低溫性能和快充特性；③鈉離子電池的系統(tǒng)集成效率超過80%，且熱穩(wěn)定性優(yōu)異

。

鈉離子電池的電化學(xué)性能很大程度上由正負(fù)極材料決定。雖然鈉離子電池工作原理與鋰離子電池類似，但關(guān)鍵負(fù)極材料的選擇方面卻存在著較大的差異。如圖1所示，鋰離子電池商業(yè)化負(fù)極石墨用作鈉離子電池負(fù)極時，可逆比容量極低，這歸因于鈉難以形成穩(wěn)定的低階石墨插層化合物

。納米碳(或多孔碳)作為鈉離子電池負(fù)極時可逆比容量主要由表面吸附反應(yīng)貢獻(xiàn)，首次庫侖效率極低且平均工作電壓很高，這將顯著降低與特定正極匹配后的全電池的電壓差及能量密度。研究者們還研究了以無煙煤、苝四甲酸二酐等為前驅(qū)體碳化制得的軟碳，其充放電曲線主要由1 V以下的長斜坡構(gòu)成(部分軟碳也會有較短的0.1 V以下的平臺)，可逆比容量可達(dá)200 mAh/g

。硬碳是目前公認(rèn)的最具競爭力的鈉離子電池可商業(yè)化負(fù)極材料，研究者們系統(tǒng)研究了以多糖、生物質(zhì)等為前驅(qū)體碳化得到的硬碳，其充放電曲線主要由0.1 V 以下的低電位平臺構(gòu)成，與鋰離子電池石墨負(fù)極的電化學(xué)特性類似。該平臺有助于顯著提升硬碳與特定正極匹配后的全電池的電壓差以及能量密度。硬碳還具有較高的首次庫侖效率(80%以上)及可逆比容量(普遍介于250～350 mAh/g)

。然而，硬碳負(fù)極低電位平臺的產(chǎn)生機(jī)制仍不清晰，這一方面由于硬碳微觀結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，另一方面由于研究機(jī)制的手段多元且不統(tǒng)一。儲鈉機(jī)制的不清晰在很大程度上限制了硬碳負(fù)極乃至鈉離子電池的實用化進(jìn)程

。

石墨負(fù)極成功應(yīng)用于鋰離子電池產(chǎn)品化，這得益于石墨負(fù)極較高的首次庫侖效率、較長的低電位平臺以及較好的循環(huán)穩(wěn)定性。從基本構(gòu)效關(guān)系角度而言，石墨成功的關(guān)鍵在于其獨特的層狀晶體結(jié)構(gòu)，有利于形成低階石墨插層化合物(LiC

，理論容量372 mAh/g)及低電位充放電平臺。此外，石墨極小的層間距(0.335 nm)有助于篩分溶劑化分子，很大程度上阻止了固態(tài)電解質(zhì)界面在層間的形成，從而避免層狀結(jié)構(gòu)的破壞，促進(jìn)可逆的儲鋰過程

。由此可知，硬碳的孔結(jié)構(gòu)也應(yīng)在鈉離子電池中發(fā)揮類似的作用，既可以調(diào)控界面的化學(xué)性質(zhì)，又可形成低電位平臺并提供較高的可逆比容量，因此本工作提出了鈉離子電池理想的碳負(fù)極模型——篩分型碳

。本工作將聚焦于討論篩分型碳負(fù)極，著重論述篩分型碳“櫻桃小嘴、大腹便便”的孔結(jié)構(gòu)特征，并基于篩分型碳重點探討“櫻桃小嘴”對于界面化學(xué)和低電位平臺產(chǎn)生的影響，以及“大腹便便”對于電極化學(xué)和低電位平臺可逆延長的影響，明確提出鈉離子電池篩分型碳負(fù)極的理性設(shè)計原則，最后針對篩分型碳發(fā)展未來所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)進(jìn)行簡要的評述和探討。

展開部長達(dá)120個小節(jié)（第95至214小節(jié)），在g小調(diào)上開始，使用了主部的主題材料。經(jīng)過一系列的離調(diào)（a小調(diào)、d小調(diào)、c小調(diào)、降b小調(diào)）之后，在第150小節(jié)上，以降b小調(diào)出現(xiàn)了“假再現(xiàn)部”。然后在第161小節(jié)持續(xù)強(qiáng)調(diào)低音的降B音，右手則以半音上升，達(dá)到升G音，形成增六和弦，以不斷增強(qiáng)的力度，強(qiáng)力返回到d小調(diào)的屬和弦，為再現(xiàn)部的出現(xiàn)作準(zhǔn)備。尾聲之前再次出現(xiàn)類似手法，第323小節(jié)起，貝多芬不斷地重復(fù)一個短小的音型，先是g小調(diào)，然后a小調(diào)，在第335小節(jié)，低音A持續(xù)了整整十六個小節(jié)，漸弱至pp，突然以ff返回主題，進(jìn)入尾聲，其效果極其富有戲劇性。

1 “櫻桃小嘴”——篩分型孔口

Stevens 等

在2000 年通過碳化葡萄糖(1000和1150 ℃)制得硬碳并用作鈉離子電池負(fù)極材料，在C/80的倍率下獲得了300 mAh/g的可逆比容量，其中低電位平臺提供了近一半的比容量(150 mAh/g)。Stevens 等

特別提出了“卡片屋”的模型來描繪硬碳的微觀結(jié)構(gòu)，并在后續(xù)的研究中進(jìn)一步揭示了低電位平臺的反應(yīng)機(jī)制是鈉離子嵌入到微孔內(nèi)部。研究者們在此之后廣泛且深入地探索了不同的前驅(qū)體(多聚糖、生物質(zhì)等)、預(yù)處理工藝(脫水、加入交聯(lián)劑等)和碳化溫度(1000～2000 ℃)等對于制得硬碳的微觀結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能的影響

。如圖2(a)所示，Au等

發(fā)現(xiàn)一個有趣的規(guī)律，即隨著熱處理溫度的升高，硬碳負(fù)極的低電位平臺會呈現(xiàn)一個“從無到有，從長到短”的趨勢，而不同階段對應(yīng)的儲鈉機(jī)制也會有所不同，在較低溫度碳化時主要以吸附反應(yīng)為主，而隨著溫度升高會逐漸產(chǎn)生鈉離子在微孔內(nèi)的富集并形成鈉團(tuán)簇。這一趨勢也曾被Li等

、Zhang等

發(fā)現(xiàn)并報道，并提出了類似的儲鈉機(jī)制。因此，研究者們普遍認(rèn)為，硬碳中閉孔的出現(xiàn)是產(chǎn)生低電位平臺的重要前提。有關(guān)閉孔雖然沒有標(biāo)準(zhǔn)定義，但主要以氮氣吸脫附能否表征作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，以閉孔為主的硬碳通常展現(xiàn)出極小的氮氣吸附量。圖2(b)總結(jié)了硬碳領(lǐng)域較為經(jīng)典的工作，也可以印證上述結(jié)論。當(dāng)硬碳樣品通過氮氣吸脫附測得的比表面積較大時，通常不會出現(xiàn)低電位平臺；而當(dāng)硬碳樣品通過氮氣吸脫附測得的比表面積極小時，低電位平臺出現(xiàn)且可逆比容量主要源自低電位平臺，展現(xiàn)出類似鋰離子電池石墨負(fù)極的電化學(xué)特性。

你就不要為難我了好不好？醫(yī)生摘下眼鏡，沖西雙攤開手，制度又不是我制定的，錢又沒有揣進(jìn)我的腰包。如果我有一百萬，我就掏幾萬出來給她治病。我不吹牛，我說到做到?？墒俏抑皇且粋€小小的醫(yī)生，我有什么辦法？說到這里醫(yī)生突然激動起來，沖西雙揮舞起手里的眼鏡，聲音越來越大。你以為我心里就好受？我是她的主治醫(yī)師啊！你知道主治醫(yī)師最怕什么嗎？最怕他的病人死去！最怕他的病人因為沒錢治療而死去！知道這些年我接觸過多少半途而廢的病人嗎？五十例？一百例？如果把治療堅持到底，那些病人起碼能夠救活三四五六七八個！我操他奶奶個熊！

基于上述明確的儲鈉機(jī)制，篩分型碳有望通過孔結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計在保證循環(huán)穩(wěn)定性的前提下實現(xiàn)低電位平臺的進(jìn)一步延長，有助于提高與特定正極匹配時的全電池能量密度。由于鈉離子電池最具潛力的應(yīng)用場景是大規(guī)模儲能，而儲能對于循環(huán)壽命的要求一定程度上超過了能量密度，所以理性設(shè)計的第一步是明確何種孔結(jié)構(gòu)參數(shù)會直接影響到循環(huán)可逆性。如圖6(a)所示，Au等

研究發(fā)現(xiàn)隨著熱處理溫度的升高，硬碳的孔徑會不斷增大，而此時形成于硬碳孔內(nèi)的鈉團(tuán)簇的金屬性也會增加，這可能會對鈉團(tuán)簇形成過程的可逆性產(chǎn)生極大的影響。本工作基于篩分型碳進(jìn)行了深入研究，如圖6(b)所示，結(jié)果表明當(dāng)孔徑(孔腹尺寸)大于2 nm 時(SC-4 樣品)，通過固體核磁探測到的奈特位移會增加(大于1000 ppm，1 ppm=10

)，表明鈉團(tuán)簇更接近于金屬態(tài)。相比較而言，當(dāng)孔徑不超過2 nm 時(SC-2 和SC-3樣品)，奈特位移都小于1000 ppm(金屬鈉為1130 ppm)。10 圈循環(huán)后，SC-4 樣品金屬性較強(qiáng)的團(tuán)簇特征峰會衰減甚至消失，證明了這類團(tuán)簇在充放電過程中可逆性較差。小電流下的循環(huán)測試也表明，孔徑大于2 nm 的樣品，容量衰減顯著

。因此，孔徑尺寸是理性設(shè)計篩分型碳時必須優(yōu)先考慮的結(jié)構(gòu)參數(shù)。對于篩分型碳而言，孔徑尺寸的調(diào)節(jié)與前驅(qū)體多孔碳的選擇直接相關(guān)。為了可控調(diào)節(jié)多孔碳的孔徑尺寸，可通過選用不同的前驅(qū)體(碳片層的排布方式及異質(zhì)原子的種類、含量等不同)及改變制備工藝(活化方式、熱處理制度等)來實現(xiàn)。

2 “大腹便便”——可調(diào)且發(fā)達(dá)的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)

2.1 篩分型碳的儲鈉機(jī)制

為了更清晰地理解上述動態(tài)儲鈉過程以及不同狀態(tài)的鈉所處碳的相對位置，本工作還特別基于機(jī)器學(xué)習(xí)搭建了篩分型碳的簡化碳模型，并向碳模型中不斷引入鈉原子來模擬儲鈉過程。結(jié)果表明鈉的狀態(tài)變化與固體核磁結(jié)果相匹配，會隨著鈉嵌入量的增加逐漸從鈉離子轉(zhuǎn)變?yōu)殁c團(tuán)簇。如圖5所示，鈉離子會優(yōu)先吸附在碳片層的缺陷上，并且鈉離子在不同缺陷位(如sp

和sp

缺陷等)的吸附能量存在較大差異，對應(yīng)于具有斜坡形狀的放電曲線。隨著鈉離子在微孔內(nèi)部的富集，多個鈉離子會形成團(tuán)聚體并進(jìn)一步使電子向鈉團(tuán)簇轉(zhuǎn)變，但帶電狀態(tài)與鈉金屬不同，對應(yīng)于近似平臺段的放電曲線

。理論模擬結(jié)果也表明，如果想生成更多的鈉團(tuán)簇，前提是有更多吸附在碳缺陷位的鈉離子，因此在設(shè)計具有長低電位平臺的篩分型碳負(fù)極時，引入較大的富缺陷的碳表面至關(guān)重要。

Li 等

針對上述儲鈉機(jī)制研究的挑戰(zhàn)，以篩分型碳為模型，結(jié)合固體核磁與拉曼光譜，研究并解析了在充放電過程中碳和鈉的帶電狀態(tài)演變，結(jié)果如圖4所示。可以看到，篩分型碳的充放電曲線主要由兩段構(gòu)成，一段是介于1～0.1 V的斜坡段，另外一段是介于0.1～0.005 V 的平臺段。斜坡段中，拉曼中的G峰會發(fā)生明顯的紅移，代表負(fù)電荷逐漸轉(zhuǎn)移到石墨烯片層上，而此時對應(yīng)鈉的狀態(tài)為離子態(tài)，所以此時碳和鈉之間以離子態(tài)相互作用。平臺段中，拉曼的G峰不發(fā)生變化，而此時鈉的狀態(tài)發(fā)生變化，從鈉離子的狀態(tài)逐漸向接近金屬態(tài)轉(zhuǎn)變，這也被認(rèn)為是鈉團(tuán)簇的形成，此時主要是鈉離子得電子形成團(tuán)簇。

為什么閉孔對于低電位平臺的產(chǎn)生如此關(guān)鍵？闡明這個問題是理解硬碳負(fù)極的構(gòu)效關(guān)系并理性設(shè)計硬碳孔結(jié)構(gòu)的重要前提。由于低電位平臺一般低于0.1 V，在該平臺出現(xiàn)前會形成負(fù)極和電解液間的固態(tài)電解質(zhì)界面，界面性質(zhì)可能會直接影響到平臺的出現(xiàn)，這在鋰離子電池石墨負(fù)極的相關(guān)研究中得到了普遍證實，即固態(tài)電解質(zhì)界面主要形成于石墨層間的邊緣。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，在工業(yè)中用于分離氧氣和氮氣的碳分子篩(孔口尺寸介于0.3～0.5 nm)[圖3(a)]，直接作為鈉離子電池負(fù)極時也出現(xiàn)了低電位平臺，且首次庫侖效率相比活性碳(孔口尺寸大于0.7 nm)實現(xiàn)了成倍的提升，未經(jīng)任何處理即可達(dá)到70%以上[圖3(b)]，首效的變化也說明閉孔對于界面化學(xué)產(chǎn)生了巨大的影響

。Zheng等

曾提出通過氮氣吸脫附測得的比表面積并不能完全代表電化學(xué)活性比表面面積，而后者則與固態(tài)電解質(zhì)界面的形成直接相關(guān)。通過對碳化楊木(不同溫度)得到的硬碳樣品進(jìn)行分析，Li 等

發(fā)現(xiàn)孔徑分布也可能會對首效產(chǎn)生一定的影響。

Stevens 等

在2001 年利用電化學(xué)原位小角X射線散射首次提出了鈉離子嵌入硬碳微孔的低電位平臺儲鈉機(jī)制。之后的二十多年里，研究者們還通過理論計算和X射線衍射等手段提出另外一種可能的機(jī)制，即鈉離子嵌入卷曲的碳片層間。2015 年Bommier等

進(jìn)一步明確了硬碳的儲鈉機(jī)制，提出平臺區(qū)可能發(fā)生鈉離子在微孔內(nèi)的富集和填充，且最終狀態(tài)介于鈉離子和鈉金屬之間。2016 年Stratford 等

利用電化學(xué)原位固體核磁和X 射線全散射，首次明確提出了贗金屬鈉團(tuán)簇在硬碳微孔中的形成機(jī)制。此后，研究者們還通過其他多種表征手段進(jìn)一步證實了該機(jī)制，如廣角X 射線散射

、X 射線光電子能譜

、顯色反應(yīng)

以及理論模擬

等。但是，有關(guān)低電位平臺的反應(yīng)機(jī)制仍存在爭論，一方面由于硬碳樣品的多樣化，不同的前驅(qū)體、前處理工藝和碳化制度都會影響孔結(jié)構(gòu)，很難通過簡單的碳化工藝來精準(zhǔn)調(diào)控單一的孔結(jié)構(gòu)參數(shù)(如孔口尺寸、孔徑和孔容等)；另外一方面由于表征手段的多樣化，單一的表征手段一般只能獲得碳或者鈉的單一物化性質(zhì)信息。除了上述表征手段，為了表征碳的微納結(jié)構(gòu)變化以研究儲鈉機(jī)制，研究者們通常會采用氮氣吸脫附和小角X射線來表征開/閉孔結(jié)構(gòu)，采用X射線衍射和透射電子顯微鏡來表征片層間距的變化，采用拉曼光譜來表征碳片層得失電子及缺陷的變化情況；為了表征鈉的帶電狀況變化從而研究儲鈉機(jī)制，研究者們通常會采用X射線光電子能譜和固體核磁等手段。

簡要概括篩分型碳的理性設(shè)計原則，即小孔口(＜0.4 nm)、大孔腹(大的內(nèi)比表面積)但孔徑不能太大(＜2 nm)，這樣就可以保證篩分型碳負(fù)極展現(xiàn)出可延長且高度可逆的低電位充放電平臺。目前該設(shè)計原則主要適用于碳酸酯類電解液體系，在醚類電解液中雖然表現(xiàn)出類似的電化學(xué)特性，但孔結(jié)構(gòu)參數(shù)仍需要進(jìn)一步細(xì)化研究和確認(rèn)。

2.2 篩分型碳的理性設(shè)計原則

基于前期碳分子篩的研究基礎(chǔ)，本工作認(rèn)為小尺寸的孔口對于提高首效、產(chǎn)生低電位平臺至關(guān)重要。為此，本工作特別以多孔碳為前驅(qū)體，通過化學(xué)氣相沉積精確調(diào)控孔口尺寸，獲得具有類似“櫻桃小嘴”特征的篩分型孔口以及相應(yīng)的篩分型碳。通過充放電測試可以證實，篩分型碳相比前驅(qū)體多孔碳首效提高了5倍以上(從15%到77%)，且出現(xiàn)了較長的低電位平臺，對應(yīng)的可逆比容量也顯著提升(從39 mAh/g到328 mAh/g)。為了研究篩分型孔口對于界面化學(xué)的影響機(jī)制，本工作特別研究了多孔碳和篩分型碳負(fù)極循環(huán)5圈后的小角X射線散射結(jié)果，如圖3(c)、(d)所示，發(fā)現(xiàn)篩分型孔口可以一定程度上調(diào)節(jié)脫溶劑化過程，讓大部分裸鈉離子在進(jìn)入微孔內(nèi)部之前脫去溶劑分子，并在隨后的分解過程中使得固態(tài)電解質(zhì)界面主要形成在孔外，與主要形成于孔內(nèi)的多孔碳形成鮮明對比

。這在一定程度上保護(hù)了孔內(nèi)可以儲鈉的活性位點，是低電位平臺產(chǎn)生的基礎(chǔ)。這為進(jìn)一步設(shè)計和調(diào)控篩分型碳從而實現(xiàn)低電位平臺“從無到有，從短到長”提供了良好的思路和策略。

根據(jù)理論計算的預(yù)測，因為篩分型碳具有可調(diào)的內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，所以有望實現(xiàn)低電位平臺的可逆延長，這就需要引入較大的富缺陷的碳表面。Meng等

通過以酚醛樹脂為前驅(qū)體，乙醇用作造孔劑來增加閉孔數(shù)量，結(jié)果如圖6(c)所示，隨著乙醇含量的逐步增加，真密度逐漸下降，對應(yīng)閉孔含量逐漸增加，因此平臺容量也實現(xiàn)了顯著的提升。而本工作則特別選取具有不同比表面積的多孔碳(通過氮氣吸脫附測得)作為前驅(qū)體，經(jīng)過化學(xué)氣相沉積調(diào)制孔口尺寸后制得具有不同內(nèi)比表面積的篩分型碳(氮氣吸脫附測得的比表面積接近于0，而通過小角X射線散射測得的比表面積呈現(xiàn)趨勢性變化)，結(jié)果如圖6(d)所示，可以看到隨著內(nèi)比表面積的增加，平臺容量也呈現(xiàn)趨勢性變化，且平臺容量最高可達(dá)400 mAh/g，該數(shù)值是已有報道中的最高值，而這個規(guī)律也再次確認(rèn)了大的內(nèi)比表面積對于提高平臺容量的重要性

。

源于碳分子篩的篩分型碳，是鈉離子電池碳負(fù)極的理想模型與材料，具有獨特的“櫻桃小嘴、大腹便便”的孔結(jié)構(gòu)特征?！皺烟倚∽臁保葱〉目卓诔叽?＜0.4 nm)，有助于篩分溶劑化離子并提高首效，也是低電位平臺產(chǎn)生的前提。而篩分型碳小的孔口尺寸并不會影響去溶劑化的鈉離子在孔口的快速輸運(yùn)，實驗結(jié)果證實篩分型碳負(fù)極具有優(yōu)異的倍率特性。“大腹便便”，即需要有大的內(nèi)孔表面積(一般大于1000 m

/g，有助于增加在孔內(nèi)形成的鈉團(tuán)簇的數(shù)量)但孔腹的尺寸不能過大(＜2 nm，過大會形成鈉金屬，降低電池循環(huán)穩(wěn)定性和安全性)，從而實現(xiàn)低電位平臺的可逆延長，顯著提高能量密度。篩分型碳較大的內(nèi)孔尺寸(介于0.4～2 nm)也有助于鈉離子的快速體相擴(kuò)散并提升倍率性能。值得強(qiáng)調(diào)的是，篩分型碳制備工藝簡單、易于規(guī)?；a(chǎn)且原料成本低廉，有望助力并加速鈉離子電池的產(chǎn)品化進(jìn)程。為了更好地將篩分型碳應(yīng)用于面向大規(guī)模儲能的鈉離子電池中，仍有幾個重要方面值得關(guān)注：

何良諸不相信：“胡扯！你能算出時間？”就在這時，何良諸聽見咚咚聲。仔細(xì)聽，巷道里傳來腳步聲。三個人同時站起，扒住車沿，瞪大眼睛瞅，一星燈光鬼火似飄過來。這人沒穿礦靴，穿的是皮鞋，鞋底釘掌碰撞鐵道，發(fā)出刺心的聲音。按照規(guī)章，下井必須穿膠靴，此人不是礦工？又扔下名人質(zhì)，一位尋寶者？何良諸忽然發(fā)現(xiàn)，自己跟盜墓者和年輕人一樣，見又下來一個，情不自禁高興起來！

3 總結(jié)與展望

博士論文摘要，尤其是撰寫語言不是中文的博士論文摘要，對于編目人員了解論文主要內(nèi)容，判斷分類，正確標(biāo)引論文有著重要意義。然而很多非中文撰寫博士論文并無中文摘要，或者中文摘要簡略不能概括論文內(nèi)容。這進(jìn)一步加大了編目人員對留學(xué)生論文數(shù)據(jù)加工的困難。

（1）開發(fā)適配于篩分型碳負(fù)極的電解液。具有特定溶劑化分子尺寸及還原特性的電解液有望進(jìn)一步調(diào)控界面化學(xué)性質(zhì)，提高首次庫侖效率以及長循環(huán)的容量保持率，延長循環(huán)壽命；

（2）預(yù)測并實現(xiàn)篩分型碳負(fù)極的可逆容量上限。基于鈉團(tuán)簇在閉孔內(nèi)形成這一機(jī)制，通過理論模擬預(yù)測篩分型碳的平臺容量上限值(判斷有多少鈉原子可以穩(wěn)定存儲于閉孔中，并保證不形成金屬狀態(tài)的鈉)。通過篩選特定的多孔碳前驅(qū)體(大比表面積、小孔徑)，來實驗驗證并獲得更高的低電位平臺容量。

你看，為了治療一個可以自愈的普通感冒，差點搭上性命，非常不劃算。而這還不只是個案，在2011年1月1日至12月31日的一年時間里，國家藥品不良反應(yīng)監(jiān)測中心病例報告數(shù)據(jù)庫中有關(guān)喜炎平注射液的病例報告共計1476 例，涉及14 歲以下兒童患者病例報告達(dá)1048 例，占整體報告的71%。對于嚴(yán)重不良反應(yīng)發(fā)生率如此高的中藥注射液，我們有足夠的理由說“不”。

（3）與石墨相比，篩分型碳的壓實密度與硬碳接近但仍然較低(0.7～1 g/cm

)，這需要進(jìn)一步優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)或?qū)Y分型碳進(jìn)行致密化處理，從而增大有效孔隙的占比并提高可實現(xiàn)鈉團(tuán)簇形成的孔隙利用率。

篩分型碳的提出為開發(fā)面向金屬離子電池的無定形碳負(fù)極提供了理想的結(jié)構(gòu)模型和制備策略。篩分型碳不但將在推動鈉離子電池產(chǎn)品化的進(jìn)程中發(fā)揮重要的作用，還有望重塑研究者們對于鋰離子電池?zé)o定形碳負(fù)極的理解與認(rèn)識，加速高比能或快充碳負(fù)極的開發(fā)進(jìn)程。

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