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硬碳被認為是鈉離子（Na-ion）電池最有前景的負極材料，因為它具有高豐度、低成本和低工作電位等優點。然而，硬碳負極的倍率能力和循環壽命遠遠不能令人滿意，嚴重阻礙了其工業應用。

日本筑波大學楊慧軍、周豪慎、天津大學楊全紅等人報告了一種分步脫溶劑化策略，以提高硬碳負極在酯類和醚類電解液中的倍率能力和循環穩定性。

圖1. 3A沸石分子篩薄膜實現預脫溶劑化電解液

具體而言，隨著3A沸石分子篩薄膜的引入，硬碳負極上的直接脫溶劑化演變成逐步脫溶劑化，并大大降低了活化能。此外，分步脫溶劑化使電解液配置超出了濃縮的范圍，它導致了一個薄的、無機物為主的SEI的形成，并在很大程度上降低了Na⁺通過SEI傳輸的活化能。因此，對快速Na⁺運輸動力學的協同改進賦予了鮮有報道的倍率性能。

圖2. 電解液的性能對比

結果，當應用分步策略時，在所有評估的電流密度（0.2、0.5和1 A g^-1）下，硬碳負極在所有報道的文獻中均顯示了最長的壽命和最小的容量衰減率。此外，隨著電流密度的增加，在平臺區的容量比例得到了廣泛的提高。在長期循環過程中，當電流密度為0.5 A g^-1時，可保持高達73%的平臺容量比例。

總之，從這項脫溶劑化研究中得到的啟示將闡明Na-ion電池的實際應用，這也有望在其他類型的可充電池中產生有希望的結果。

圖3. 電化學性能對比

Step-by-step desolvation enables high-rate and ultra-stable sodium storage in hard carbon anodes. PNAS 2022. DOI: 10.1073/pnas.221020311

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?楊慧軍/周豪慎/楊全紅PNAS：引入3A分子篩膜，實現高倍率硬碳負極！

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