Progress of Hollow Carbon Materials as Anode for Sodium-ion Battery

doi:10.7503/cjcu20220620

Abstract

Abstract:

Achieving the large-scale application of energy storage devices such as sodium-ion batteries（SIBs）， is a great significance for the sustainable development of energy and the achievement of the goal of “peak carbon dioxide emissions and carbon neutrality”. The key factor of the large-scale application of SIBs is developing high-performance anode materials with improved energy density， rate performance and cycle stability. Hollow carbon materials（HCMs） has a wide application prospect as anode for SIBs due to its excellent rate performance and cycle stability caused by unique structure. Herein， this review summarizes the synthetic methods of HCMs and the relationship between their morphology， heteroatom modification strategy and sodium storage properties comprehensively， and looks into the future development of HCM.

Key words: Hollow carbon material, Sodium-ion battery, Anode material, Rate performance, Cycle stability

CLC Number:

O613

TrendMD:

ZHANG Lingling, DONG Huanhuan, HE Xiangxi, LI Li, LI Lin, WU Xingqiao, CHOU Shulei. Progress of Hollow Carbon Materials as Anode for Sodium-ion Battery[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(1): 20220620.

Figures/Tables 11

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Material	Reversible capacity	Initial coulombic efficiency（%）	Rate capability	Cycling performance		Ref.
Material	Reversible capacity	Initial coulombic efficiency（%）	Rate capability	Reversible capacity	Cycle	Ref.
DHCS	212.9 mA·h/g at 0.6 A/g	37	113 mA·h/g at 6 A/g	143.6 mA·h/g at 0.6 A/g	1000	［47］
HPSC⁃1400	411.1 mA·h/g at 0.02 A/g	81.20	104.1 mA·h/g at 0.5 A/g	287.5 mA·h/g at 0.1 A/g	400	［80］
GLSP⁃SP⁃2⁃800⁃2	311.5 mA·h/g at 0.1 A/g	—	125 mA·h/g at 5 A/g	111.1 mA·h/g at 5 A/g	5000	［84］
NHCS	—	—	114 mA·h/g at 10 A/g	163 mA·h/g at 0.5 A/g	1200	［97］
S⁃NCNFs	336.2 mA·h/g at 0.05 A/g	—	132 mA·h/g at 10 A/g	187 mA·h/g at 2 A/g	2000	［99］
P⁃HCNs03	330 mA·h/g at 0.1 A/g	73	252 mA·h/g at 2 A/g	260 mA·h/g at 1 A/g	500	［101］
NPC	333.6 mA·h/g at 0.1 A/g	—	172 mA·h/g at 10 A/g	180.3 mA·h/g at 5 A/g	3000	［103］
FPCC	242.4 mA·h/g at 0.05 A/g	ca. 72	123.1 mA·h/g at 1 A/g	ca. 88% at 0.2 A/g	600	［104］
N/O⁃CNCs⁃600	330 mA·h/g at 0.1 A/g	—	70 mA·h/g at 20 A/g	ca. 150 mA·h/g at 5 A/g	10000	［105］
N⁃CNF	564 mA·h/g at 0.1 A/g	35.47	154 mA·h/g at 15 A/g	210 mA·h/g at 5 A/g	7000	［106］
HPCO	290 mA·h/g at 0.1 A/g	88.60	130 mA·h/g at 30 A/g	ca. 190 mA·h/g at 1 A/g	1000	［107］
CC700	320.6 mA·h/g at 0.05 A/g	48.01	120.6 mA·h/g at 1 A/g	105 mA·h/g at 1A/g	8000	［108］
3DHPCMs⁃800	287.5 mA·h/g at 0.1 A/g	41.90	112.5 mA·h/g at 5 A/g	313.8 mA·h/g at 0.1 A/g	100	［109］
NNSC	311 mA·h/g at 0.1 A/g	20.5	61 mA·h/g at 5 A/g	ca. 105 mA·h/g at 1 A/g	9000	［110］
CNT/SNCF	370.8 mA·h/g at 0.1 A/g	49.10	109.3 mA·h/g at 10 A/g	150.4 mA·h/g at 5 A/g	1000	［111］
SN⁃HCS	250 mA·h/g at 0.1 A/g	—	110 mA·h/g at 10 A/g	169 mA·h/g at 0.5 A/g	2000	［112］
N/S/P⁃HCMT	302 mA·h/g at 0.1 A/g	70	201mA·h/g at 1 A/g	301 mA·h/g at 0.1 A/g	100	［113］

Material	Reversible capacity	Initial coulombic efficiency（%）	Rate capability	Cycling performance		Ref.
Material	Reversible capacity	Initial coulombic efficiency（%）	Rate capability	Reversible capacity	Cycle	Ref.
DHCS	212.9 mA·h/g at 0.6 A/g	37	113 mA·h/g at 6 A/g	143.6 mA·h/g at 0.6 A/g	1000	［47］
HPSC⁃1400	411.1 mA·h/g at 0.02 A/g	81.20	104.1 mA·h/g at 0.5 A/g	287.5 mA·h/g at 0.1 A/g	400	［80］
GLSP⁃SP⁃2⁃800⁃2	311.5 mA·h/g at 0.1 A/g	—	125 mA·h/g at 5 A/g	111.1 mA·h/g at 5 A/g	5000	［84］
NHCS	—	—	114 mA·h/g at 10 A/g	163 mA·h/g at 0.5 A/g	1200	［97］
S⁃NCNFs	336.2 mA·h/g at 0.05 A/g	—	132 mA·h/g at 10 A/g	187 mA·h/g at 2 A/g	2000	［99］
P⁃HCNs03	330 mA·h/g at 0.1 A/g	73	252 mA·h/g at 2 A/g	260 mA·h/g at 1 A/g	500	［101］
NPC	333.6 mA·h/g at 0.1 A/g	—	172 mA·h/g at 10 A/g	180.3 mA·h/g at 5 A/g	3000	［103］
FPCC	242.4 mA·h/g at 0.05 A/g	ca. 72	123.1 mA·h/g at 1 A/g	ca. 88% at 0.2 A/g	600	［104］
N/O⁃CNCs⁃600	330 mA·h/g at 0.1 A/g	—	70 mA·h/g at 20 A/g	ca. 150 mA·h/g at 5 A/g	10000	［105］
N⁃CNF	564 mA·h/g at 0.1 A/g	35.47	154 mA·h/g at 15 A/g	210 mA·h/g at 5 A/g	7000	［106］
HPCO	290 mA·h/g at 0.1 A/g	88.60	130 mA·h/g at 30 A/g	ca. 190 mA·h/g at 1 A/g	1000	［107］
CC700	320.6 mA·h/g at 0.05 A/g	48.01	120.6 mA·h/g at 1 A/g	105 mA·h/g at 1A/g	8000	［108］
3DHPCMs⁃800	287.5 mA·h/g at 0.1 A/g	41.90	112.5 mA·h/g at 5 A/g	313.8 mA·h/g at 0.1 A/g	100	［109］
NNSC	311 mA·h/g at 0.1 A/g	20.5	61 mA·h/g at 5 A/g	ca. 105 mA·h/g at 1 A/g	9000	［110］
CNT/SNCF	370.8 mA·h/g at 0.1 A/g	49.10	109.3 mA·h/g at 10 A/g	150.4 mA·h/g at 5 A/g	1000	［111］
SN⁃HCS	250 mA·h/g at 0.1 A/g	—	110 mA·h/g at 10 A/g	169 mA·h/g at 0.5 A/g	2000	［112］
N/S/P⁃HCMT	302 mA·h/g at 0.1 A/g	70	201mA·h/g at 1 A/g	301 mA·h/g at 0.1 A/g	100	［113］

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