钠离子电池是锂电池的潜在替代品，但锂离子电池的正极(带正电的电极)性能不如钠离子电池。

 

无定形碳缺乏晶体结构，是一种有用的阳极，因为它有缺陷和空隙，可以用来储存钠离子。氮/磷掺杂碳也提供了吸引人的电学特性。

 

在AIP出版的《应用物理评论》中，来自浙江大学、宁波大学和东莞工业大学的研究人员描述了他们如何应用原子尺度的基本物理概念来构建钠离子电池的高性能阳极。

 

“最近的研究表明，掺杂的非晶碳，特别是富电子元素掺杂的非晶碳，登录杏耀平台是一种很好的钠存储阳极，”Tu说。“但对于钠存储的工作原理，以及掺杂碳的掺杂效应，还没有普遍的解释。”

 

为了寻求答案，研究人员使用能级轨道的概念来解释吡咯氮和磷-氧键的亲和，它们的原子相互作用，电子分布和电子云配置。

 

为了更仔细地观察不同的存储行为，他们应用了第一原理计算，这是一种使用基本物理量来计算物理性质的方法。它基于电子密度函数，这是量子力学的一个概念，可以揭示晶体的分子结构。

 

当他们分析电子分布、系统化学参数和嵌入改性碳材料的钠离子的吸附能时，他们发现吡咯氮和磷氧键显示了真正的钠存储潜力。

 

“钠离子往往储存在这两种结构中，”屠教授说。

 

研究人员设计了一种水热处理来构建磷-氧结构的前体，然后掺杂具有双富电子元素的碳阳极。Tu表示，这表明“电池在循环寿命和容量方面增强了电化学性能。”

 

他们的阳极达到了5000次循环的生命周期， 杏耀平台谈科技 ，提高了220毫安小时/克的容量，并减少了容量损失(0.003%/循环)。

 

“我们的工作填补了富电子元素掺杂的非晶碳的钠存储行为的理论空白，杏耀网址并为使用碳提供了实验基础，”Tu说。“我们为大规模钠离子电池的碳材料改性提供指导。”