由于鋰資源的稀缺，鋰離子電池的大規(guī)模應用受到資源短缺、成本升高和可持續(xù)性發(fā)展的限制。

鈉離子電池因具有鈉資源豐富和成本低廉等優(yōu)點在大規(guī)模儲能應用中(如可再生能源儲能和智能電網(wǎng))受到人們的廣泛關注。但由于鈉離子相對于鋰離子半徑大和鈉-石墨結(jié)合能等問題，傳統(tǒng)的鋰離子電池所使用的石墨負極材料在鈉離子電池中幾乎沒有可逆嵌鈉容量。

硬碳材料具有原材料資源豐富、成本低廉、導電性能好、環(huán)境友好和較高的比容量等優(yōu)點，是一種極具潛力的鈉離子電池負極材料，但由于其首次充放電過程中庫倫效率低導致全電池整體容量的大幅度降低，而限制了其產(chǎn)業(yè)化的應用進程。硬碳材料是指難以石墨化的碳(在3000℃以上的高溫也難以石墨化)，由大量短小無序、不規(guī)則片層構(gòu)成的類石墨微晶(pseudographitic domains) (尺寸小于2 nm)無序堆疊而成，并具有大量的微孔和缺陷。鈉離子在首次嵌入類石墨微晶和缺陷后會出現(xiàn)不可逆脫嵌，從而導致首次庫倫效率損失。

最近，中山大學材料科學與工程學院劉勇教授課題組的趙迅碩士生以外加石墨作為晶體誘導生長的模板，用雞蛋膜和蔗糖分別作為前驅(qū)體，發(fā)展了一種低溫（1300 ℃）制備含有納米石墨晶體及高度有序結(jié)構(gòu)準石墨微晶的硬碳材料通用方法。

生成的納米石墨晶體促使附近的準石墨微晶尺寸增加，碳片層結(jié)構(gòu)更加高度有序，缺陷減小，從而提高了鈉離子電池的首次庫倫效率。

用碳化后的蛋殼膜和蔗糖分別作為鈉離子電池負極，獲得的首次庫倫效率分別達到89%和91%，可逆比容量分別為310和301 mA h/g，接近鋰離子電池石墨負極的比容量。

利用外加石墨低溫促成硬碳前驅(qū)體生長出納米石墨晶體，一方面突破了傳統(tǒng)硬碳前驅(qū)體無法低溫石墨化的限制，另一方面解決了鈉離子電池硬碳負極首次庫倫效率低的問題，對于其產(chǎn)業(yè)化推進具有重要的意義。

趙迅碩士生為第一作者，于肖副研究員和劉勇教授為通訊作者，本科生丁元和許祺也參與了研究工作。

審稿人對論文給予了很高的學術(shù)評價，“Overall this is a pretty interesting study, quite a novel approach with clean experimental methods. The referee has no trouble believing the experimental findings. The fact that contact with graphite can promote improved CE in non-graphitic carbons is a very useful finding for the community…”；“This is a nice paper on the effect of graphite in hard carbon materials for sodium ion battery application. The synthetic approach is new. The electrochemical properties are very reasonable…”。

Zhao X, Ding Y, Xu Q, et al. Low‐Temperature Growth of Hard Carbon with Graphite Crystal for Sodium‐Ion Storage with High Initial Coulombic Efficiency: A General Method[J]. Advanced Energy Materials, 2019: 1803648.