碳質(zhì)材料被認(rèn)為是鈉離子電池（SIBs）負(fù)極材料的有力候選者，有望在碳中和時(shí)代發(fā)揮不可或缺的作用。

天津工業(yè)大學(xué)姜勇、張志佳、溫州大學(xué)侴術(shù)雷等通過(guò)一步原位催化化學(xué)氣相沉積(CVD)方法合成了具有致密空位和交織結(jié)構(gòu)的編織多孔碳纖維（BPCFs）負(fù)極。

圖1 BPCF的制備及表征

作者首先通過(guò)在HCl溶液中化學(xué)腐蝕Cu₃₀Mn₇₀(at%)合金獲得了具有40 nm均勻韌帶的3D納米多孔銅(3D NPC )。作為催化劑，合成的納米多孔多晶銅暴露出高密度催化活性(111)晶面，它會(huì)優(yōu)先吸附碳原子，形成“纖維種子”， 碳“纖維種子”具有縱向和交織的結(jié)構(gòu)，隨著生長(zhǎng)時(shí)間的增加，這些結(jié)構(gòu)成為BPCFs的框架，同時(shí)，碳“纖維種子”纏繞過(guò)程中會(huì)形成高密度空位。

生長(zhǎng)60分鐘后，沉積的碳產(chǎn)率達(dá)到140%。此外，計(jì)算結(jié)果證實(shí)，所考慮的空位及其附近邊緣可以有效地提高Na⁺吸附能力。

圖2 儲(chǔ)鈉性能

結(jié)果，在0.1 A g^-1的電流密度下，BPCFs負(fù)極在500次循環(huán)后表現(xiàn)出401 mAh g^-1的高比容量。同時(shí)，BPCFs用作SIBs負(fù)極時(shí)表現(xiàn)出顯著的循環(huán)穩(wěn)定性，在10 A g^-1的高電流密度和5 mg cm^-2的高質(zhì)量負(fù)載下，循環(huán)1000次后容量仍保持在201 mAh g^-1?；趯?duì)CNF生長(zhǎng)機(jī)制的深入了解，這種調(diào)節(jié)鈉儲(chǔ)存的新策略為設(shè)計(jì)高性能碳質(zhì)鈉儲(chǔ)存材料提供了一條途徑。

圖3 理論計(jì)算

Architecting Braided Porous Carbon Fibers Based on High-Density Catalytic Crystal Planes to Achieve Highly Reversible Sodium-Ion Storage. Advanced Science 2022. DOI: 10.1002/advs.202104780