DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202519457
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41568867
تاريخ النشر: 2026-01-22
المؤلف: Paul Appel وآخرون
الموضوع الرئيسي: التطورات في مواد البطاريات
نظرة عامة
تقدم هذه القسم استراتيجية النواة-الغلاف التي تهدف إلى معالجة التحديات المرتبطة بأنودات الكربون الصلب غير الجرافيتي في بطاريات أيونات الصوديوم (SIBs)، وبشكل خاص التوازن بين سعة التخزين العكسية العالية والخسائر الكبيرة غير العكسية خلال الدورات الأولية. يقترح المؤلفون هيكلًا غير متجانس حيث يتم احتواء الكربونات النشطة ذات المسام العالية بواسطة غلاف كربوني غير جرافيتي، يتم تحقيقه من خلال ترسيب الطور الغازي. لا يحافظ هذا التصميم على مسامية النواة فحسب، بل يخلق أيضًا غلافًا شبه منفذ يعزز الأداء.
تستخدم الدراسة تحليل امتصاص كربونات ثنائي الإيثيل، والذي يعتبر أكثر فعالية من طرق الامتصاص التقليدية للنيتروجين أو ثاني أكسيد الكربون، لربط الخسائر في الدورة الأولى بواجهة السائل-الصلب لأنودات الكربون. تظهر جزيئات النواة-الغلاف امتصاصًا منخفضًا لكربونات ثنائي الإيثيل، مما يؤدي إلى تحسين سعة التخزين بمقدار 400 ± 24 مللي أمبير ساعة غرام⁻¹ ودرجة عكسية في الدورة الأولى تبلغ 82 ± 2%. يعتبر هذا الأداء ملحوظًا نظرًا لحجم الصوديوم الأكبر مقارنة بالليثيوم، حيث تعوض أنودات النواة-الغلاف عن هذا الفرق من خلال آلية تخزين الصوديوم ثلاثية المراحل. تشير النتائج إلى أن هذه الأنودات ذات النواة-الغلاف لا تظهر فقط أداءً متقدمًا، ولكنها أيضًا تحمل إمكانات تجارية كبيرة في المشهد المتطور لبطاريات SIBs، خاصة في ضوء الطلب المتزايد على بطاريات أيونات الليثيوم ومزايا الصوديوم كبديل.
DOI: https://doi.org/10.1002/anie.202519457
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41568867
Publication Date: 2026-01-22
Author(s): Paul Appel et al.
Primary Topic: Advancements in Battery Materials
Overview
This section introduces a core-shell strategy aimed at addressing the challenges associated with non-graphitic hard carbon anodes in sodium-ion batteries (SIBs), specifically the trade-off between high reversible storage capacity and significant irreversible losses during initial cycles. The authors propose a heterogeneous structure where highly porous activated carbons are encapsulated by a non-graphitic carbon shell, achieved through gas-phase deposition. This design not only preserves the porosity of the core but also creates a semi-permeable shell that enhances performance.
The study employs diethyl carbonate sorption analysis, which is deemed more effective than traditional nitrogen or carbon dioxide sorption methods, to link first-cycle losses to the liquid-solid interface of carbon anodes. The core-shell particles exhibit a reduced uptake of diethyl carbonate, leading to improved storage capacity of 400 ± 24 mAh g⁻¹ and a first-cycle reversibility of 82 ± 2%. This performance is notable given the larger size of sodium compared to lithium, with the core-shell anodes compensating for this difference through a three-stage sodium storage mechanism. The findings suggest that these core-shell anodes not only demonstrate state-of-the-art performance but also hold significant commercial potential in the evolving landscape of SIBs, particularly in light of the increasing demand for lithium-ion batteries and the advantages of sodium as an alternative.