Обзор: взаимосвязи между синтезом, свойствами и характеристиками твердых углеродных материалов для натрий-ионных аккумуляторов (SIB)

Натрий-ионные аккумуляторы (SIB) в последнее десятилетие привлекают значительный интерес как надежная альтернатива широко используемым сегодня литий-ионным аккумуляторам (LIB). Распространенность натрия, а также возможность применения электродных материалов, не содержащих критически важных элементов, способствовали интенсификации исследований SIB. Твердый углерод (HC) признан наиболее подходящим материалом отрицательного электрода для SIB. Его можно получать пиролизом экологически безопасных и возобновляемых прекурсоров, таких как биомасса, биополимеры или синтетические полимеры. Регулирование прекурсоров и условий синтеза позволяет получать различные свойства HC, непосредственно влияющие на характеристики SIB. В данной работе представлен подробный обзор влияния параметров синтеза HC на его свойства, включая пористость, структуру, морфологию, поверхностную химию и дефекты. На основе базы данных, созданной с использованием обширных литературных сведений, установлены несколько взаимосвязей между синтезом и свойствами. Кроме того, свойства HC сопоставлены с электрохимическими характеристиками — начальной кулоновской эффективностью (iCE) и обратимой емкостью — по отношению к Na в полуэлементах. Рассмотрены механизмы накопления ионов Na и формирование межфазного слоя твердого электролита (SEI), а также характеристики HC в полноэлементных устройствах, прототипы SIB и краткая история предприятий, занимающихся разработкой SIB.