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杂原子掺杂已被证明能有效地提高斜坡容量，但高斜坡容量几乎与令人失望的初始库仑效率(ICE)发生冲突。基于此，中国科学院物理研究所胡勇胜研究员和陆雅翔副研究员团队提出一个杂原子配置筛选策略，通过对磷酸盐处理后的碳进行二次碳化处理，去除不可逆的杂原子构型，保留可逆的杂原子构型和自由基，实现了高斜坡容量与ICE (~250 mAh g-1和80%)之间的同步。图1. (a)杂原子构型筛选策略示意图。(b-c) SC、PO-SC和PO-SC-S的初始恒流放电/充电特性和速率性能。(d) PO-SC-S与文献报道值的倾斜容量和ICE比较。相关工作以“Screening Heteroatom Configurations for Reversible Sloping Capacity Promises High-Power Na-Ion Batteries”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。图2.(a-e) SC和PO-SC-S的SEM图像，以及C、O和P元素的EDX映射。(f-h) SC和PO-SC-S的TEM图像。(i-k) SC、PO-SC和PO-SC-S的XRD(002)峰。要点1. 作者通过二次碳化工艺去除初始退火后的含钠化合物，虽然杂原子总数百分比下降，但某些特定的C=O和PO23-/PO43-杂原子构型以及自由基保持或改善。要点2. 结果表明，在~250 mAh g-1的电压范围内，该聚合物具有较高的倾斜容量。二次碳化降低了C-O和PO3-等不可逆构型，使ICE恢复到80%。要点3. 作者系统地研究了这种“斜坡主导”碳的Na存储机制，发现低电位区为扩散控制过程，但纳米孔尺寸过小导致Na可容性不理想，缺乏平台。要点4. “斜坡主导”碳阳极与不同的阴极配对优化全电池的性能(优异的倍率性能：124 mAh g1在20 C)和容量保持性能：在3 C下，1000个周期后保持86%和2000周期后保持72%)。这项工作可以启发人们通过对不可逆杂原子构型的区分和过滤，提出了具有高倾斜容量和高功率钠离子电池(NIBs)的实用“斜坡主导”碳阳极的巨大潜力。并促进未来面向大功率钠离子电池的实用“斜坡主导”碳阳极的设计。图3. (a) P、(b) PO2、(c) PO4和(d) PO3构型在碳中的电荷分布及其对应的Na+离子吸附能。图4.(a-c) SC、PO-SC和PO-SC-S在0.1 mV s-1时的第一和第二循环CV曲线。(d-f)根据CV分别拟合SC、PO-SC和PO-SC-S的b值。(g) SC、PO-SC和PO-SC-S的二次放电曲线。(h-i)(002)峰。(j) SC、PO-SC和PO-SC-S的SAXS剖面。图5. (a-b) PO-SC-S阳极和O3-或双相P2/O3型阴极的全电池在0.1C时第一和第二周期的恒流充放电曲线。(c)阳极为PO-SC-S，阴极为O3-或P2/O3型的全电池在0.1~20 C范围内的速率性能。(d)阳极为PO-SC-S，阴极为O3-或P2/O3-的全电池在3C时的循环稳定性。https:///10.1002/anie.202116394胡勇胜, 2001年在武汉理工大学材料学院获硕士学位，2004年中科院物理研究所获博士学位。曾先后到德国Max-Planck固体研究所做博士后和Principal researcher（2004-2007），美国加州大学圣芭芭拉分校从事博士后研究（2007-2008）。现为中科院物理研究所研究员，博士生导师，在E01组工作。2020年获得科创中国·科技创新创业大赛TOP10（钠离子电池），国家杰出青年基金，国家“万人计划”科技创新领军人才，中国青年科技奖，中青年科技创新领军人才，英国物理学会会士，英国皇家化学学会会士，茅以升科学技术奖-北京青年科技奖，第十届中国硅酸盐学会青年科技奖，中国电化学青年奖，国家优秀青年基金。在Science、Nature Energy、Nature Mater.、Joule、Nature Commun.、Science Adv.、ACS Energy Letters、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Materials、J. Mater. Chem. A、 Energy & Environ. Sci.、Angew. Chem. Int. Ed.、JACS、Nano Letters等国际重要学术期刊上共合作发表论文200余篇，引用30000余次，H-因子90，连续7年入选科睿唯安 “高被引科学家”名录。合作申请60余项中国发明专利、5项国际发明专利、已授权40项专利（包括美国、日本、欧盟等5项）。目前担任ACS Energy Letters杂志资深编辑及多个专业杂志的审稿人，例如Nature, Science, Nature Energy, Joule, Nature Commun., PNAS, Science Adv.、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater., Adv. Funct. Mater., Energy Storage Materials, J. Mater. Chem. A, Energy & Environ. Sci., Angew. Chem. Int. Ed., JACS, Nano Letters, Nano Energy等。陆雅翔副研究员， 2015.12博士毕业于英国伯明翰大学，2015.10-2016.11在英国萨里大学从事博士后研究，2017.02-2018.03中国科学院物理研究所“国际青年学者计划”，2018.04起任职于中国科学院物理研究所副研究员，在E01组工作。于2020年入选中国科学院青年创新促进会。主要从事新能源材料与器件研究：1) 低成本、高容量、高倍率钠离子电池负极材料研究；2) 电极/电解质界面性质及离子传输机制研究；3) 高安全、高能量密度水系电池研究。
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