第一作者：Jianhao Lin

通訊作者：熊訓輝

通訊單位：華南理工大學

熊訓輝，博士，華南理工大學教授。國家優秀青年基金獲得者、廣東省青年拔尖人才、廣州市珠江科技新星，入選中國科協青年人才托舉工程、江西省創新領軍人才項目等，獲得湖南省自然科學二等獎等學術獎勵。研究方向：納米能源存儲和轉化中的電催化、環境廢棄物的新能源資源化再利用研究。

論文速覽

閉孔在提高硬碳(HC)陽極的鈉儲存容量中起著關鍵作用，然而，在聚合物衍生的HC中，閉孔的形成機制以及在分子水平上的有效調控策略仍然缺乏。在聚合物衍生的硬碳（HC）中，閉合孔隙的形成對于提高鈉存儲容量至關重要，但其在分子水平上的形成機制以及在聚合物衍生HC中的有效調控策略尚不清楚。

本研究首次提出通過在前驅體中引入芳香環的空間位阻效應來創建閉合孔隙。

實驗數據和理論計算表明，芳香環側基的空間位阻效應可以增加聚合物前驅體的主鏈剛性和內部自由體積，防止過度石墨化，并在碳化過程中促進閉合孔的形成。

因此，所制備的HC陽極展現出顯著提高的放電容量（340.3 mAh/g，0.1 C）、改善的倍率性能（210.7 mAh/g，5 C）以及增強的循環穩定性（1000周后容量保持率為86.4%，2C）。這項工作為通過空間位阻工程形成閉合孔提供了新的見解，為開發高性能的聚合物衍生HC陽極用于鈉離子電池鋪平了道路。

圖文導讀

圖1：RFSH和RF前驅體的合成過程、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）圖譜、X射線衍射（XRD）圖譜。

圖2：RFSH和RF的自由體積計算模擬模型、熱重分析（TGA）曲線。

圖3：RFSH-1400和RF-1400樣品的掃描電鏡（SEM）圖像、透射電鏡（TEM）和高分辨TEM（HRTEM）圖像。

圖4：不同硬碳樣品的XRD圖譜、拉曼光譜、碳層平面尺寸（L_a）。

圖5：RFSH-1400和RF-1400在醚基和酯基電解液中的初始充放電曲線、倍率性能、不同電流密度下的循環性能以及鈉離子擴散路徑的示意圖。

總結展望

本研究成功地通過空間位阻工程策略，利用芳香環側基增強聚合物前驅體的主鏈剛性和內部自由體積，有效抑制了碳化過程中的聚合物重排和過度石墨化，促進了閉合孔隙的形成。所得到的硬碳陽極在鈉離子電池中展現出了卓越的電化學性能，包括高比容量、優異的倍率性能和出色的循環穩定性。

此外，該策略的普適性也通過引入不同的空間位阻基團得到了驗證。這項工作不僅豐富了閉合孔隙形成的機理，也為未來設計聚合物衍生的硬碳提供了新的視角，有助于推動高性能鈉離子電池的發展。

文獻信息

標題：Steric Hindrance Engineering to Modulate the Closed Pores Formation of Polymer-Derived Hard Carbon for High-Performance Sodium-Ion Batteries

期刊：Angewandte Chemie International Edition

DOI：10.1002/anie.202409906