中國粉體網訊 由于來源豐富、成本低廉、無毒且穩定性好，碳材料被認為是鈉離子電池最具應用前景的負極材料之一，開發具有高容量、長壽命、低成本的碳材料對促進鈉離子電池盡快商業化意義重大。
由于鈉離子半徑較大，用作鋰離子電池的傳統石墨負極儲鈉活性差，其不能直接用作鈉離子電池負極材料。但研究表明眾多無定形碳材料展現出了良好的儲鈉性能。目前，鈉離子電池無定形碳負極材料可逆容量一般在 200~300 mAh g-1，由于具有較大的比表面積，副反應較多，導致了首次庫倫效率及循環過程的庫倫效率較低，部分碳材料制備成本高，遠不能滿足產業化的需要。
碳量子點的光學照片（a）和透射電鏡照片（b）磷摻雜碳納米片的掃描電鏡照片（c）和透射電鏡照片（d）
中南大學紀效波教授、侯紅帥博士及其團隊在鈉離子電池碳負極材料方面的研究取得重要進展，創新性地提出了一種批量制備碳量子點及其衍生碳材料的方法。
該團隊以乙醛和氫氧化鈉為原料，通過室溫靜置反應制備了富含含氧官能團的碳量子點，該方法制備碳量子點產量高、操作簡便、成本低廉。合成的碳量子點在磷酸二氫鈉的輔助作用及高溫熱處理下通過自組裝可形成大面積的磷摻雜碳納米片。該團隊系統探究了由碳量子點到碳納米片的轉化過程及其影響因素，并深入研究了磷摻雜碳納米片的電化學儲鈉行為。
該材料展現了優異的儲鈉性能，其可逆比容量高、循環壽命長。在 0.1 A g-1 的電流密度下，其可逆比容量為 328 mAh g-1，在 20 A g-1 的超大電流密度下，其可逆容量高達 108 mAh g-1。在 5 A g-1 的大電流密度下，5000個循環后其可逆比容量仍保持在108.8 mAh g-1。
