综述：高能量密度长循环寿命钠离子电池用Na1-δNixFeyMnzO2正极材料的进展与展望

本综述推荐：作者创新性提出水热氧化锌模板法（ZnO template），精准调控硬碳（HC）负极的闭孔尺寸、体积及浓度参数，首次建立闭孔浓度（2.00×1021 g?1）与平台容量（371 mAh g?1）的线性关系（R2=0.971），所制HC-2样品实现466.7 mAh g?1可逆容量及93.9%初始库伦效率（ICE），为钠离子电池（SIBs）高闭孔浓度负极设计提供范式。

　　

引言

钠离子电池（SIBs）凭借钠资源丰富、安全性高及宽温域等优势，成为锂离子电池（LIBs）的理想替代品。硬碳（HC）因其复杂孔隙结构、原料来源广和成本低廉，被视为最具商业化潜力的SIBs负极材料。然而，其模糊的储钠机制制约发展，而构建闭孔结构提升平台容量被证明是根本解决路径。

材料与方法

采用水热预处理葡萄糖酸锌（ZG）结合一步碳化法，通过调控前驱体醋酸锌含量精确操纵闭孔参数。对比未处理ZG样品，水热法使碳产率提升21.50%-50.49%，并有效抑制ZnO模板团聚。扫描电镜（SEM）显示水热衍生前驱体（HDZG）具有更均匀的ZnO分散形态。

闭孔结构的调控机制

研究发现ZnO模板在碳化过程中的空间分布演变直接影响闭孔参数：

1. 1.

   闭孔尺寸与体积单独增加对平台容量无正向关联

2. 2.

   首次提出闭孔浓度计算公式，证实其与平台容量呈显著线性相关（R2=0.971）

3. 3.

   最优样品HC-2闭孔浓度达2.00×10²¹ g^?1，对应371 mAh g^?1平台容量

电化学性能

HC-2展现出卓越性能：

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  可逆容量466.7 mAh g^?1

• •

  ICE值93.9%

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  全电池能量密度达343.44 W h kg^?1（功率密度15.9 W kg^?1）

  同步辐射等表征揭示碳骨架中ZnO蚀刻形成的纳米级闭孔（<0.35 nm）可有效排除溶剂分子，提升固体电解质界面（SEI）稳定性。

结论

该研究建立从前驱体设计到结构控制的闭孔工程范式，阐明闭孔浓度是调控平台容量的核心参数。水热预处理策略同步解决传统ZnO模板法产率低、能耗高的问题，为工业化生产高闭孔浓度HC负极提供理论支撑。