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隨著全球變暖的加劇，傳統汽油動力系統正逐步向可持續的電動能源框架轉型。鈉離子電池（SIBs）因其鈉資源豐富且與現有鋰離子電池制造基礎設施兼容，成為電網規模儲能應用的有力候選。然而，實現其快速充電動力學是充分發揮其潛力的關鍵。目前，碳基負極材料雖技術成熟，但鈉離子的插入/提取動力學緩慢，限制了其快速充電性能。因此，開發具有快速鈉離子存儲和釋放能力的負極材料成為當務之急。

成果簡介

在這項研究中，研究人員設計了一種新型的層級結構負極材料，通過在中空碳球（HCS）上引入氮化碳（g-C3N4）電子惰性層，制備出CN@HCS復合材料。這種結構不僅加速了鈉離子（Na+）的擴散，還有效抑制了副反應，實現了選擇性電子篩選。實驗結果顯示，該材料在高達40A g−1的電流密度下仍能保持高性能，且在40000次循環后容量幾乎無衰減，展現出卓越的倍率性能和循環穩定性。此外，基于CN@HCS負極的全電池能夠在0.1小時內完成快速充電，并提供長達1小時的放電時長，同時實現了21600W kg−1的高功率密度。