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成果简介
与商用石墨相比，硬碳（HC）对Na和K离子的嵌入和吸附更具传导性，使其能够应用于钠离子电池（SIBs）和钾离子电池（PIBs）。然而，进一步提高SIB和PIB的速率性能和循环寿命一直受到阻碍。本文，成都大学Qian Zhao、四川大学Yan Meng、肖丹 教授等在《Inorg. Chem. Front》期刊发表名为“Nitrogen/oxygen/sulfur tri-doped hard carbon nanospheres derived from waste tires with high sodium and potassium anodic performances”的论文，研究采用一步法合成制备了具有多级微/介孔结构的N、O和S三重掺杂硬碳（NOS-HCs）。
掺杂S可以协同削弱N和O在HCs中的吸附效应。因此，溶剂化分子在电极表面上的迁移速率得到改善。此外，杂原子引起的合理吸附效应通过缺陷边缘的吸附和插层促进了钠和钾的储存。基于NOS-HC900的涡轮层、多孔结构和缺陷之间的共同调节，获得了SIBs的优良速率能力（2000 mA g-1时315.1 mA g-1）和PIBs的稳定循环性能（1000循环后100 mA g-1时322.7 mA h g-1）。本工作为提高SIB和PIB负极的倍率性能和循环寿命提供了一种简单可行的策略。
图文导读
图1、NOS-HC900的形态学分析
图2、NOS-HC的结构和表面元素表征
图3、NOS-HCs用于钠储存的电化学特性
图4、全电池的电化学性能
图5、NOS-HCs用于钾储存的电化学性质.
图6、1000次循环后的微观结构分析
图7、NOS-HC900的转换过程和Na / K存储示意图
小结
综上所述，基于废旧轮胎固有的组成，通过简单的热解调控，成功获得了层间间距增大、多级微/介孔和富集活性位点的N、O、S三掺杂硬碳纳米球（NOS-HCs）。本工作为设计HCs的杂原子掺杂材料提供了一种简单的方法，并为开发用于钠和钾储存的新型碳阳极提供了可靠的思路。
文献：
- https://doi.org/10.1039/D2QI02378D
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