Memperbaiki Cacat Permukaan pada Anoda Karbon Keras yang Berasal dari Biomassa dengan Karbon Lunak Terdoping-N untuk Meningkatkan Kinerja Baterai Ion-Natrium

Abstrak
Karbon keras (HC) yang berasal dari biomassa, bahan anoda yang menjanjikan untuk baterai ion natrium dengan biaya rendah dan kemampuan daur ulang yang baik, memiliki aktivitas permukaan tinggi yang mudah bereaksi dengan elektrolit, menyebabkan efisiensi coulombik awal (ICE) yang rendah dan stabilitas yang buruk. Artikel ini mengusulkan sintesis mudah bahan HC yang berasal dari kayu pinus dengan strategi pelapisan karbon lunak (SC) yang didoping N untuk meningkatkan kinerja elektrokimia, terutama untuk ICE. Bahan anoda yang dioptimalkan menunjukkan kapasitas reversibel yang lebih tinggi sebesar 314,0 mAh g −1 pada 30 mA·g −1 dengan ICE yang sangat ditingkatkan sebesar 85,2%, dan kinerja tingkat tinggi sebesar 260,0 mAh g −1 pada 5,0 C. Dikombinasikan dengan karakterisasi in situ/ex situ, pelapisan SC sangat meningkatkan pori-pori tertutup yang bermanfaat untuk meningkatkan penyimpanan natrium dan bahan anoda dieksplorasi sebagai perilaku penyimpanan natrium pengisian-adsorpsi, yang mendukung kinerja tingkat tinggi. Perhitungan teori fungsi kerapatan (DFT) selanjutnya mengungkapkan bahwa doping nitrogen dalam SC sangat meningkatkan kinetika penyerapan natrium dan menyediakan lebih banyak lokasi penyerapan untuk penyimpanan Na + , sehingga meningkatkan kapasitas penyimpanan natrium. Pekerjaan ini memberikan wawasan mendalam tentang modifikasi permukaan karbon keras, dan menawarkan peluang baru untuk desain anoda HC yang efisien.