鈉離子電池因資源豐富、成本低廉及低溫性能優異，在大規模儲能領域極具潛力，但其商業化進程受限于高性能負極材料的開發。硬碳材料雖具備高容量和低工作電位等優勢，但其儲鈉性能與微觀結構（層間距、曲率、缺陷）的關聯機制尚不明確，學術界對關鍵結構參數的臨界值（如層間距閾值）、缺陷作用、曲率大小等仍存在爭議。如何通過多參數協同調控實現高容量、高首效的硬碳材料，是當前研究的核心挑戰。

近日，我校化材學院侴術雷、吳星樵、譚歆團隊聯合中國科學技術大學余彥教授等人，通過理論計算與實驗結合，首次提出硬碳儲鈉的“層間距-曲率-缺陷”協同作用機制和耦合關鍵結構描述符設計高質量插層鈉電負極材料的新理念：通過理論計算進行前瞻性設計，結合熱力學驅動原位分子優化策略實現硬碳結構的定向制備，驗證了酯類儲鈉性能趨勢與理論預測的一致性，并成功實現了規?；糯?。

該工作通過密度泛函理論（DFT）耦合層間距、曲率和含氧缺陷三要素，建立“雙關卡”模型。證明了層間距≥0.38 nm時，鈉離子擴散能壘顯著降低；曲率過大會阻礙傳輸。同時，含氧缺陷的彎曲石墨層可將鈉吸附能優化至-2.0~-1.2 eV，提升可逆容量。

此項工作以Unraveling Structure-performance Relationship in Hard Carbon for Sodium-ion Battery by Coupling Key Structural Parameters為題發表在國際著名期刊Energy & Environmental Science上，溫州大學作為第一單位，侴術雷教授，譚歆教授，余彥教授，吳星樵老師為通訊作者。該研究工作由博士后吳春、2024屆碩士畢業生楊云銳、2023級碩士研究生黎一凡、上海大學/溫州大學聯培博士何祥喜完成。研究工作得到了國家自然科學基金，中國高端外國專家招聘計劃，國家重點浙江省自然科學基金中國研發計劃項目，安徽省科技計劃項目，重點浙江省研發計劃項目，溫州自然科學基金等資助。

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