近日，研究院连加彪课题组在中国化学会旗舰期刊《中国化学会会刊》（CCS Chemistry）上发表研究论文“Origin of the Slope Capacity of Sodium-Ion Storage in Hydrogen-Rich Carbon Nanoribbon”。江苏大学为该论文的第一单位，我院外籍副教授Sherif A. El-Khodary博士为第一作者，我院连加彪研究员、上海交通大学周叶副教授、南京工业大学王川教授和中国科学技术大学武晓君教授为共同通讯作者。
硬碳（HCs）是钠离子电池和电容器（SIBs/SICs）的首选负极材料，然而，其储钠机制仍然存在很大争议，特别是关于斜率区域容量的来源。本工作结合原位光谱电化学技术和理论计算，充分揭示了质子化的sp²杂化碳原子通过高度可逆地转变为sp³杂化，以实现有效的钠离子存储，提升其斜坡容量。这种重杂化过程受表面电容行为主导，表现出快速的电荷传输动力学，从而使富氢碳材料展现出优异的倍率性能（在0.1/10 A g−1下分别为389.2/142.9 mAh g−1）。此外，使用氮掺杂富氢碳纳米带（N-HCNR）作为负极的钠离子电容器展现出高的能量/功率密度（112.4 Wh Kg−1/18.4 kW Kg−1）和优异的循环稳定性（在1.0 A g−1下经过5000个循环保持99.5%）。这项工作为碳负极材料储钠斜率容量的来源提供了新的见解，并为设计优化高功率电池/电容器的新型碳负极材料提供了新策略。
该工作得到了国家自然科学基金等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.31635/ccschem.024.202404441
