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成果简介
凹形碳球由于其独特的物理化学性质而引起了极大的兴趣。然而，精确的合成方法仍然缺乏，因为控制中间体前体的动态和非选择性变形过程是一个巨大的挑战。本文，中南大学Xiaodong Shi、周江教授、湖南大学鲁兵安 教授等研究人员在《Adv Energy Mater》期刊发表名为“Concave Engineering of Hollow Carbon Spheres toward Advanced Anode Material for Sodium/Potassium-Ion Batteries”的论文，研究通过一种简便有效的聚合屈曲策略制备了一系列具有可调凹度的空心碳球。
这些空心碳球的凹度和凹密度都可以精确调节。有限元分析表明，独特的凹面形貌可以缓解循环过程中的应力积累，赋予凹面空心碳球优异的钾、钠储存性能。作为钾离子电池的负极，稳定容量为 104.9 mAh g -1在 1350 次循环后可以在 4 A g -1下实现。对于钠离子电池，2700 次循环后的可逆容量为 116.4 mAh g -1可在 2 A g -1下实现。这项工作可能为凹面空心碳材料的设计开辟一条新途径，促进其在储能领域的实际应用。
图文导读
图1、应力作用下球壳的屈曲效应。
图2、应力分布的化学力学模拟结果
图3、钾钠储存性能
图4、 电化学反应动力学分析
小结
综上所述，通过控制聚合温度和环境压力，实现了不同凹度和凹密度的空心碳球的精确制备。基于有限元模拟，提出聚合屈曲理论来分析CCS材料的形貌演化机理。特别选择C30样品作为研究对象，对其钾、钠储存性能进行了进一步研究。这些结果表明CCS材料作为碱金属离子电池负极材料具有巨大潜力，同时为碳材料的纳米结构设计提供了新思路
文献：
https://doi.org/10.1002/aenm.202202851
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