Tailoring the microstructure and solid electrolyte interface of hard carbon to realize high-initial-coulombic-efficiency and high-rate sodium storage

法拉第效率 阳极 电解质 微观结构 碳化 材料科学 碳纤维 化学工程 化学 电极 复合材料 物理化学 工程类 扫描电子显微镜 复合数
作者
Lu Shi,Yadi Sun,Wei Liu,Fanjun Zhao,Guanggui Cheng,Fanglei Zeng,Jianning Ding
出处
期刊:Electrochimica Acta [Elsevier]
卷期号:459: 142557-142557 被引量:31
标识
DOI:10.1016/j.electacta.2023.142557
摘要

As the most promising anode material for sodium-ion batteries (SIBs), hard carbon still suffers the drawbacks of low initial Coulombic efficiency (ICE) and poor rate performance, which restrict its practical application. How to tailor-design its microstructure and solid electrolyte interface (SEI) is crucial to address these challenges. Herein, a novel hard carbon material was fabricated by pyrolyzing the intermediate carbon precursor with crosslinked network structure generated through the interaction between phenolic resin and lignin. Its microstructure, consisting of the defect sites and interlayer distance, has been tailored and optimized through adjusting the carbonizing conditions. By employing ether electrolytes, the generated thinner SEI film endows the hard carbon electrode with lower interface impedance and faster Na+ transport kinetics. Benefiting from the tailored microstructure and SEI film, the obtained hard carbon material shows a higher ICE of 87%, a remarkable reversible capacity of 338 mA h g−1 after 500 cycles and superior rate performance of 268 mA h g−1 at 1C over 200 cycles (205 mA h g−1 at 6 C), much higher than the recently reported work. This work provides an effective strategy to develop the hard carbon anode with high ICE and high-rate sodium storage for practical SIBs.
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