Recent Progress of Hard Carbon Anode Materials for Sodium Ion Batteries

doi:10.7503/cjcu20220728

Abstract

Abstract:

Sodium ion batteries（SIBs） have been regarded as the compatible and complementary to lithium ion batteries for energy storage due to abundant sodium resources， low cost and excellent low temperature performance. Therefore， accelerating the commercialization of SIBs can reduce the risk of lithium supply to ensure the long-term stable development of the new energy industry. As the host material for intercalation of large-radius sodium ions， the related design and development requirements of anode material are more demanding. Currently， hard carbon（HC） has been considered one of the most suitable anode materials for sodium ion batteries and large-scale commercialization. This paper reviews the bottleneck of high performance SIBs development， the materials characteristics， sodium storage mechanism and functionalized design strategies of hard carbon materials. Moreover， the advantages and disadvantages of various optimization strategies are discussed. Finally， future developments and challenges relating to ideal HCs are also proposed on the basis of recent progress.

Key words: Sodium-ion battery, Hard carbon, Commercialization, Functionalized design

CLC Number:

O646.21

TrendMD:

YANG Cuiyun, YANG Chenghao. Recent Progress of Hard Carbon Anode Materials for Sodium Ion Batteries[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(5): 20220728.

Figures/Tables 14

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HC	Advantage	Precursor	Capacity/ （mA·h·g^-1）	Current density/ （mA·h·g^-1）	Ref.
0D Carbon dots	High active materials' utilization； high specific surface area	D⁃（+）⁃glucose	577.8	25	［52］
1D Carbon fiber	High mechanical strength； long linear channel	Cotton	315	30	［32］
		Silk fibers	310	50	［53］
		Eggshell	329.8	30	［54］
2D Layered carbon	Excellent electrical conductivity； large d⁃spacing alleviates large volume change	Biomassbased gelatin	260	200	［55］
		Bagasse	220	25	［56］
		Pine sawdust	264	100	［57］
3D Bulky and spherical carbon	Ordered and interconnected porous structures； free⁃standing strucrure	Oatmeal	320	50	［58］
		Sucrose	279	30	［59］
		Onion	225.7	50	［60］
		Starch	200	100	［61］

HC	Advantage	Precursor	Capacity/ （mA·h·g^-1）	Current density/ （mA·h·g^-1）	Ref.
0D Carbon dots	High active materials' utilization； high specific surface area	D⁃（+）⁃glucose	577.8	25	［52］
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