四川大学王延青 AFM：通过分子编程硬碳中的能量偏好竞争机制实现高平台容量钠离子电池

本文针对钠离子电池硬碳负极材料低电压平台区储钠机制长期存在的“层间插入”与“孔填充”争议，以及平台容量理性设计缺乏理论指导的问题，提出了创新性的“分子编程”策略。研究团队通过协同预氧化与酯化反应，在以间苯三酚和沥青为前驱体的体系中精确构建共价交联的聚合物网络，该网络在高温碳化下作为自模板，一步实现了高度扭曲石墨微晶与均匀分布闭孔的微结构一体化编程。所制备的分子编程硬碳（OPCHC-1400）展现出突破性的平台储钠能力、高初始库仑效率及优异的循环稳定性。更重要的是，通过综合原位/非原位表征与分子动力学模拟，研究首次提出了平台区的“能量偏好竞争机制”，阐明钠离子的存储路径由层间插入能与孔填充能的热力学竞争决定，有效统一了长期存在的学术争议，为高性能硬碳负极的理性设计提供了全新理论视角。