【儀表網 研發快訊】近日，我校機械工程學院何亮團隊在Advanced Functional Materials上發表了題為“A Scalable and Low‐Temperature Route to Abundant Heteroatoms‐Doped Freestanding Carbon Anodes for Fast Sodium‐Ion Storage Kinetics”的研究論文。四川大學機械工程學院2022級博士生馬澤宇為該論文的第一作者，通訊作者為我院何亮教授，深圳技術大學張國彬副教授和清華大學深研院李寶華教授。
隨著可穿戴電子、柔性傳感器及分布式智能系統的快速發展，儲能器件正逐步從傳統“高能量密度”趨向于兼顧高倍率、高安全性與綜合機械柔性等需求。在此背景下，鈉離子儲能器件因鈉資源儲量豐富、成本低廉且環境友好，被認為是新一代電化學儲能體系的重要候選之一。然而，受限于鈉離子半徑較大及擴散動力學緩慢，鈉離子儲能器件在實際應用中仍面臨快充能力不足和循環穩定性受限等問題，其中傳統硬碳負極的瓶頸尤為突出。因此，開發一種兼具快速鈉離子存儲動力學、穩定循環性能以及良好機械柔性的新型碳基負極，是推動鈉離子儲能器件向實際應用，尤其是柔性電子器件中應用的重要研究方向。
該研究工作針對鈉離子儲能器件碳基負極存在高倍率性能不足及柔性應用適配性差等問題，通過靜電紡絲構筑連續碳纖維網絡，在較低碳化溫度下引入并穩定保留氮硫雜原子，同時構建多級孔結構，實現了結構調控與異質摻雜的協同優化。優化后的碳基負極表現出高的首次庫侖效率(84%)，高比容量(0.05A g−1下比容量為414 mAh g−1)以及優異的倍率性能(10 A g−1下比容量為134mAh g−1)。采用該電極組裝的鈉離子電容器展現出優異的循環穩定性(9500圈充放電循環后容量保持率為76%)以及超高的功率密度(最高可達30264 W kg−1)。此外，組裝得到的鈉離子儲能器件在彎曲與折疊狀態下仍可穩定工作，并成功為溫濕度傳感器穩定供能，顯示出良好的機械柔性與應用潛力。這項工作為低成本、高性能柔性鈉離子儲能器件的設計與制造提供了有效且可擴展的策略。
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