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来源：能源学人收集编辑：Energist
由于钠资源的丰富和可用性，钠离子电池(SIBs)正成为一种有前途的储能系统。随着机理的深入研究和高性能阴极材料的开发，SIBs的电化学性能得到了极大的提高。然而，SIBs最重要的挑战之一是设计低成本和高性能的阳极材料。
碳质材料因其结构和性能的多样化以及广泛的可获得性和低成本而被认为是商业SIBs中最有前途的阳极材料。其中，硬碳(HC)是一种可行的插层SIBs阳极。它具有丰富的微晶结构，不仅有利于吸收更多的Na+，而且还促进了Na+的嵌入和脱嵌，表现出较高的比容量(300-350 mAh g-1)和较低的操作电位(~0.1 V vs. Na/ Na+)。然而，低的初始库仑效率(ICE)和大的初始不可逆容量显著减缓了HC的巨大应用。有鉴于此，复旦大学赵东元院士、李伟教授等在Nano Materials Science期刊上发表了钠离子电池用高初始库仑效率硬碳阳极的最新进展综述，对SIBs中HC阳极的ICE进行综合分析。图1. 综述了基于钠化/脱钠可逆性和SEI形成的提高SIBs中HC阳极ICE值的策略。初始库仑效率(ICE)作为电池寿命、能量密度和速率性能的可量化指标，在电池研究中被广泛采用。硬碳材料以其优异的性能成为钠离子电池(SIBs)优异的阳极家族之一。然而，较低的ICE显著减缓了硬碳阳极的应用，导致电池水平的能量密度降低。这为开发高ICE硬碳阳极以满足高性能SIBs的应用提出了挑战。本文将介绍ICE的定义和特点。从反应可逆性和固态电解质界面(SEI)形成两个方面总结了HC阳极低ICE的潜在机制。在此基础上分析了缺陷、表面官能团、孔隙率、比表面积、粘结剂、电解质盐、溶剂、添加剂等具体影响因素。此外，从结构设计、表面工程、电解液优化和预钠化策略等方面简要介绍了HC阳极高ICE的新策略。主要的挑战将得到解决，希望为SIBs的高ICE HC阳极提供一个总体的见解和一些可能的未来方向。图2. SIBs初始充电过程示意图(上角)。影响HC阳极ICE的两个因素是:SEI的形成和钠化/脱钠可逆性(右)。图3. 基于钠化/脱钠可逆性和SEI形成增强SIBs中HC阳极ICE的方法的总体示意图。Yanhua Wan, Yao Liu, Dongliang Chao, Wei Li *, Dongyuan Zhao. Recent advances in hard carbon anodes with high initial Coulombic efficiency for sodium-ion batteries. Nano Materials Science (2022).DOI: 10.1016/j.nanoms.2022.02.001https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589965122000058关于 Nano Materials ScienceNano Materials Science于2019年3月创刊，重庆大学主办，香港城市大学吕坚院士任主编，21个国家 126位学者（包括18位院士）任编委，ScienceDirect全文开放获取。目前已报道诺贝尔物理学奖得主Konstantin Novoselov院士、吕坚院士、Ruslan Z Valiev院士、卢柯院士、成会明院士、申长雨院士、赵东元院士、段雪院士、侯保荣院士、孙军院士、王琪院士、张立群院士、Oliver G. Schmidt院士、Li Lu教授（新加坡国立大学）、Luyi Sun教授（美国康涅迪格大学）、Vijay Kumar Thakur教授（英国苏格兰乡村学院）、Zaiping Guo教授（澳大利亚卧龙岗大学）、张强教授（清华大学）、郭少军教授（北京大学）、张荻教授（上海交通大学）、刘刚教授（西安交通大学）、彭章泉教授（中科院大连物化所）、刘畅教授（中科院金属所）、刘天西教授（东华大学）、胡宁教授、付绍云教授、黄晓旭教授、魏子栋教授、张育新教授（重庆大学）等团队的研究成果。——成果被110个国家及地区、920种SCIE期刊引用报道，ScienceDirect下载70.8万次。——2022 CiteScore为 14.3，Chemical Engineering：Chemical Engineering (miscellaneous)，第2位（2/42）；Materials Science：Materials Science (miscellaneous)，第5位（5/124）；Engineering：Mechanics of Materials，第10位（10/384）。——入选ESCI、EI、Scopus、CSCD核心、CAS、DOAJ、INSPEC国内外重要数据库。——获评2022年中国最具国际影响力学术期刊、中国高质量科技期刊分级目录材料科学综合类T2级、中国高校优秀科技期刊、川渝一流科技期刊、重庆市高品质科技期刊、重庆市出版专项资助期刊、重庆名刊。