广工邱学青、张文礼团队 | 木质素高性能硬炭负极最新成果

主要观点总结

本文介绍了广东工业大学邱学青教授和张文礼教授团队在生物基科技领域的最新研究成果。该研究通过原位牺牲模板策略，利用木质素为可持续前驱体，成功制备出高性能硬炭负极材料，为生物质碳材料的结构精准调控与高值化利用提供了新思路。该研究对于推动钠离子电池的商业化发展具有重要意义。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着可再生能源和电网储能需求的高速增长，钠离子电池作为重要的技术补充，其商业化受限于高性能负极材料的研发瓶颈。硬炭因理论容量高、结构适配性好，被视为最具潜力的钠电负极材料。如何在硬炭中精准、可控地构筑尺寸适宜且丰富的闭孔，是提升电池能量密度的核心难题。

关键观点2: 研究重点

广东工业大学邱学青教授和张文礼教授团队针对钠离子电池硬炭负极低电位平台容量提升的难题，提出了一种原位牺牲模板策略，成功制备出具有高闭孔体积和较大层间距的高性能硬炭负极。

关键观点3: 研究方法

该研究以木质素为可持续前驱体，利用其丰富的含氧官能团吸附Zn²⁺，形成锌饱和木质素（AL-Zn）。在碳化过程中，Zn²⁺原位转化为ZnO纳米颗粒，作为“牺牲模板”刻蚀碳基体，实现一步碳化制备闭孔丰富的硬炭。

关键观点4: 研究成果

该研究实现了闭孔结构与层间距的精准调控，使材料兼具高闭孔体积与较大层间距。优化后的硬炭材料在钠离子电池中表现出优异的电化学性能，可逆比容量达到358mAhg⁻¹，平台容量与闭孔体积呈现显著正相关。

关键观点5: 研究意义

本研究为木质素的高值化利用提供了新途径，也为硬炭孔隙结构的精确设计建立了可靠方法。该工作对于推动钠离子电池的商业化发展，以及生物基材料的广泛应用具有重要意义。