钠离子电池由于具备成本优势，而且在低温性能和安全性能等方面优于锂离子电池，因此展现了巨大的开发潜力。负极材料作为钠离子电池关键构成材料之一，主要包括碳基材料、金属化合物、合金材料和非金属单质。其中，硬碳由于具有资源丰富、成本低廉和可逆比容量高等优点，被认为是钠离子电池最具商业化前景的负极材料。然而，倍率性能不理想严重阻碍了其进一步发展。另外，截止到目前，关于硬碳材料的制备方法、材料微观结构和电化学性能之间的构效关系也尚未得到明确阐述。
基于此，我院吴星樵团队提出了利用酸洗调整前驱体组分实现了硬碳结构精确构筑实现了快速钠存储的目的。利用物理表征，并进一步结合原位拉曼、恒流间歇滴定技术等分析，成功建立了制备方法、微观结构、储钠行为和电化学性能之间的多重构效关系。时，大电流密度、高面密度以及低温条件下获得的电化学性能表明所制备的rhc负极具有低电化学极化和优异的电荷存储性能。此外，将其进行扩大化制备已成功实现硬碳材料的公斤级生产。规模化制备的硬碳材料组装的扣式全电具有278.5 wh kg-1的能量密度，同时，该材料的实际应用还可进一步扩展到18650圆柱电池，表现出优异的储钠性能。该工作为设计高性能硬碳材料并实现大规模生产提供了一种实用策略。
该成果以“industrial-scale hard carbon designed to regulate electrochemical polarization for fast sodium storage”为题，发表在angewandte chemie international edition上。我院博士后吴春、2021级硕士生杨云锐为论文共同第一作者，侴术雷教授、吴星樵博士为该论文共同通讯作者，温州大学为第一通讯单位。相关工作受到国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、温州市自然科学基金等资助。
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论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202406889
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