【东大新闻网11月14日电】（通讯员 贺加瑞）近日，东南大学能源与环境学院吴宇平教授“三尺储能”研究团队以《通过原位XRD在碳负极循环过程中直接观察准钠金属团簇》（“Evidence of Quasi-Na Metallic Clusters in Sodium Ion Batteries through In Situ X-Ray Diffraction”）为题在国际权威期刊《Advanced Materials》（影响因子27.4）上发表的文章正式出版。
随着全球能源结构的转型和对可再生能源需求的不断增长，高效、环保的储能技术成为了研究的热点。锂离子电池虽然已广泛应用于各种领域，但锂资源的稀缺性和分布不均限制了其进一步发展。钠离子电池因其丰富的钠资源和与锂离子电池相似的工作原理，被视为一种有前景的替代技术。然而，钠离子电池在商业化道路上仍面临诸多挑战，尤其是碳质负极材料在充放电过程中的低初始库仑效率和钠存储机制的不明确，这些问题严重制约了钠离子电池的性能和可靠性。为了解决这些问题，研究人员不断探索新的碳质材料，并试图通过先进的表征技术深入理解钠的存储机制，以期设计出高性能的碳负极材料。
本论文合理设计了一种高缺陷超薄碳纳米片(HDCS)负极，其具有强烈的Na+自吸附行为，并详细揭示了其储钠机理。通过原位XRD直接观察到在HDCS-8负极吸附的准钠金属团簇和晶系转变的独特的储钠机制。放电过程中，高电压区首先形成小的六方晶系准钠金属团簇，然后在低电压区转变为较大的斜方晶系准钠金属团簇。HDCS-8表现出这种独特的储钠机制使其具有优异的性能。HDCS-8负极具有364 mAh g−1的高可逆容量，同时在1.0 A g−1下循环1000次后容量保持100%，并在5.0 A g−1大电流密度下循环600次后容量仍保持94%。因此，这种独特的准钠金属团簇吸附和晶系转化机制为钠存储提供了一个有前景的发展方向，有助于未来开发具有长寿命和高容量的碳质负极材料。
文章的第一作者为东南大学能源与环境学院博士生刘希，通讯作者为东南大学吴宇平教授和贺加瑞教授。该研究工作得到了国家自然科学基金、江苏省重点研发计划和东南大学高层次人才启动经费等项目的资助。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202410673
供稿：能源与环境学院
（责任编辑：孙艳 审核：宋业春）
