Praktyczne anody z rozszerzalnymi płaskimi płaszczyznami o niskim potencjale dla baterii sodowych

Abstrakt Niengraficzne węgle są obiecującymi kandydatami na anody do baterii sodowych, podczas gdy ich zmienna i skomplikowana mikrostruktura poważnie ogranicza racjonalne projektowanie anod węglowych o wysokiej energii, które mogłyby przyspieszyć komercjalizację baterii sodowych, podobnie jak w przypadku grafitu w bateriach litowo-jonowych. W niniejszym artykule proponujemy węgle sitowe, posiadające wysoce regulowalne nanopory z zawężonymi wejściami do porów, jako anody wysokiej energii z rozszerzalnymi i odwracalnymi płaskimi płaszczyznami o niskim potencjale (<0,1 V). Pokazano, że zawężone wejście do porów blokuje tworzenie się ciała stałego elektrolitu międzyfazowego wewnątrz nanoporów i umożliwia skupienie sodu w celu wytworzenia płaskiej płaszczyzny. Badania teoretyczne i spektroskopowe pokazują również, że stworzenie większej powierzchni porów sodofilowych prowadzi do niemal liniowego zwiększenia liczby skupisk sodu, a kontrolowanie średnicy ciała porów gwarantuje odwracalność tworzenia się skupisk sodu, co prowadzi do anody węglowej o sitowaniu z rekordową pojemnością płaskiej płaszczyzny wynoszącą 400 mAh g–1. Co więcej, ta metoda przygotowania węgli sitowych ma potencjał skalowalności do modyfikacji różnych komercyjnych porowatych węgli.