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平台容量低及储钠机制争议问题展开研究。四川大学王延青团队提出“分子编程”策略，通过协同预氧化与酯化反应，精确构筑共价交联聚合物网络，在高温碳化后一步生成高度扭曲石墨微晶与均匀闭孔的一体化微结构。所制OPCHC-1400硬碳展示出突破性平台储钠能力（0.1 A g⁻¹循环100次容量保持优异）、高初始库仑效率（80.0%）及超长循环稳定性（5.0 A g⁻¹循环2000次容量保持83.8%）。通过原位XRD、EIS、非原位²³Na NMR及分子动力学模拟，首次提出平台区“能量偏好竞争机制”：钠离子存储路径由层间插入能（Ei）与孔填充能（Ef）的热力学竞争决定。当Ef << Ei时，孔填充主导；当Ef ≈ Ei时，呈现混合机制。该理论统一了硬碳平台储钠的长期争议，为理性设计高性能负极提供新视角。