近日,山东零壹肆先进材料有限公司联合中科大傅尧教授、李闯教授团队、国电投(启源芯动力)在钠离子电池硬碳负极材料领域取得重大突破,相关成果以“Covalent Quantum Bridging Enables Bicontinuous Electron-Ion Highways in Hard Carbon for Ultrafast Sodium Storage”为题,发表于国际顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》。这不仅为钠离子电池商业化应用奠定了理论基础,也彰显了零壹肆在新能源材料领域的研发实力。

 

文献链接:https://doi.org/10.1021/jacs.5c21030

 

一、破解硬碳瓶颈:从“结构缺陷”到“性能飞跃”

钠离子电池因资源丰富、成本低廉,被视为下一代储能技术的重要方向。然而,传统硬碳负极材料存在电子导电性差、离子扩散路径曲折等瓶颈,严重制约其倍率性能与循环寿命。

针对这一难题,研究团队受生物维管束结构启发,提出“共价量子桥接”策略:以天然竹粉为前驱体,引入氮掺杂碳量子点,在高温热解过程中实现碳量子点与硬碳骨架的共价接枝与拓扑重构,成功构建了由石墨烯纳米域组成的“双连续电子-离子高速传输网络”。

 

二、核心突破:双连续结构如何赋能电池性能?

1. 原子级电子通道

碳量子点衍生的石墨烯纳米域通过C-C共价键与硬碳基体无缝融合,形成电子“超快通道”,大幅提升导电性。

2. 高效离子吸附位点

纳米域边缘引入的氮原子和拓扑缺陷,成为钠离子的“专属停车位”,显著增强表面迁移效率。

3. 储钠空间优化

碳量子点诱导形成的有序弯曲石墨域,增加了闭孔体积并扩大层间距,为钠离子提供更充裕的存储空间。

 

得益于双连续结构设计,该材料在多项关键指标上实现突破:

· 高容量与高效率:0.1 C下可逆比容量达391.1mAh/g,首次库伦效率高达92%;

· 超长循环寿命:20 C超高倍率下循环15000次后,容量保持率仍达83.5%;

· 极寒环境适应性:-20℃低温下1 C循环400次后,容量保持率高达90.2%。

 

三、零壹肆:从实验室到产业化的创新力量

山东零壹肆先进材料有限公司是一家专注于钠离子电池核心材料与电芯研发、制造与应用的科技型企业。公司依托原创性的先进低能耗、低成本普鲁士蓝/白类正极材料规模化量产技术,实现了从核心材料到电芯的一体化低碳、绿色制造。

在资本与产业协同方面,零壹肆获得了北京智造未来、国家电投、小米、源码资本等知名机构的战略投资。其中,国家电投不仅是股东,更参与了此次中科大JACS研究成果的联合推进,体现了产业资本与前沿技术研发的深度融合。

目前,公司已建成千吨级钠离子电池正极材料生产线和0.3GWh钠离子电芯生产线,率先实现了钠离子电池规模化的交付及应用。公司拥有全栈式专业研发与产业化团队,核心成员在钠离子电池正、负极材料及电芯研发与制造领域均拥有超过10年的丰富行业经验。

该研究成果为高性能硬碳负极材料的设计提供了全新思路,随着技术成熟,有望加速钠离子电池在电动车、储能电站、低温特种设备等领域的商业化落地。零壹肆将以此次突破为契机,持续推进材料迭代与工艺优化,始终秉持“以先进材料与绿色制造,引领储能技术变革,清洁低碳赋能美好生活”的使命,力争在新能源赛道上实现更大跨越。

从实验室到产业端,零壹肆始终以技术创新为引擎,以市场需求为导向。未来,我们将携手更多合作伙伴,共同书写新能源材料的辉煌篇章!

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新突破!零壹肆携手中科大、国电投突破硬碳负极研究瓶颈,登《JACS》!