中國粉體網(wǎng)訊  由于來源豐富、成本低廉、無毒且穩(wěn)定性好，碳材料被認為是鈉離子電池最具應(yīng)用前景的負極材料之一，開發(fā)具有高容量、長壽命、低成本的碳材料對促進鈉離子電池盡快商業(yè)化意義重大。

由于鈉離子半徑較大，用作鋰離子電池的傳統(tǒng)石墨負極儲鈉活性差，其不能直接用作鈉離子電池負極材料。但研究表明眾多無定形碳材料展現(xiàn)出了良好的儲鈉性能。目前，鈉離子電池?zé)o定形碳負極材料可逆容量一般在 200~300 mAh g^-1，由于具有較大的比表面積，副反應(yīng)較多，導(dǎo)致了首次庫倫效率及循環(huán)過程的庫倫效率較低，部分碳材料制備成本高，遠不能滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。

碳量子點的光學(xué)照片（a）和透射電鏡照片（b）磷摻雜碳納米片的掃描電鏡照片（c）和透射電鏡照片（d） 

中南大學(xué)紀(jì)效波教授、侯紅帥博士及其團隊在鈉離子電池碳負極材料方面的研究取得重要進展，創(chuàng)新性地提出了一種批量制備碳量子點及其衍生碳材料的方法。

該團隊以乙醛和氫氧化鈉為原料，通過室溫靜置反應(yīng)制備了富含含氧官能團的碳量子點，該方法制備碳量子點產(chǎn)量高、操作簡便、成本低廉。合成的碳量子點在磷酸二氫鈉的輔助作用及高溫?zé)崽幚硐峦ㄟ^自組裝可形成大面積的磷摻雜碳納米片。該團隊系統(tǒng)探究了由碳量子點到碳納米片的轉(zhuǎn)化過程及其影響因素，并深入研究了磷摻雜碳納米片的電化學(xué)儲鈉行為。

該材料展現(xiàn)了優(yōu)異的儲鈉性能，其可逆比容量高、循環(huán)壽命長。在 0.1 A g^-1 的電流密度下，其可逆比容量為 328 mAh g^-1，在 20 A g^-1 的超大電流密度下，其可逆容量高達 108 mAh g^-1。在 5 A g^-1 的大電流密度下，5000個循環(huán)后其可逆比容量仍保持在108.8 mAh g^-1。