2026年6月11日，本团队在Journal of Energy Storage上在线发表了题为：“Waste biomass-derived hard carbon: Synergistic of ultra-microporous structure and N/S doping for enhanced sodium storage performance”的研究成果。该成果由西南科技大学材料与化学学院、生物质材料教育部工程研究中心；北京防化研究院，北京先进化学能源存储技术与材料重点实验室；四川朗晟新能源科技有限公司；四川富临新能源科技有限公司等单位合作完成。

目前，具有低电压平台容量的生物质基硬碳是极具应用前景的钠离子电池负极材料。然而，传统高温碳化工艺能耗高，且所得材料倍率性能不足；低温制备的生物质基硬碳则存在低压平台贡献占比低、首次库仑效率差的问题，二者均制约了生物质基硬碳的实际应用。鉴于此，本文提出热解气体缓释与杂原子掺杂的协同调控策略，对生物质基硬碳的微观结构进行精准设计，并在750℃的碳化温度下，制备出具有低比表面积、集中分布的超微孔（<0.7 nm）的氮硫共掺杂硬碳（NS-HC）。这种超微孔结构既能够限制电解液渗入孔道，又可保障钠离子在低压平台区域的快速扩散与存储。实验结果与理论计算表明，氮/硫杂原子掺杂不仅可增强材料表面的钠离子吸附能力，还能通过扩大碳层间距，进一步提升低压平台区域的离子扩散动力学。最终，优化后的NS-HC负极首次库仑效率可达80%；在0.05 A g⁻¹电流密度下，可逆比容量为304.3 mAh g⁻¹，且容量以低压平台贡献为主。此外，基于该材料组装的全电池可实现212 Wh kg⁻¹的高能量密度，同时揭示了其“吸附-嵌入/孔填孔”的储钠机制。本研究为低成本、高性能生物质基硬碳负极材料的设计与制备提供了新思路，也为生物质的高值能源化利用开辟了可行路径。

本工作得到了国家自然科学基金、四川省自然科学基金、西南科技大学博士基金等项目的支持。

Weifeng Deng, Liang Chen*, Xijun Wei, Xin Tang, Kaibo Zhang, Jinhan Teng, Jing Li, Qin Chen, Huimin Zhang, Hao Duan, Hao Li, Jinchao Li*, Yaping Zhang*, Waste biomass-derived hard carbon: Synergistic of ultra-microporous structure and N/S doping for enhanced sodium storage performance, Journal of Energy Storage 174 (2026) 123163.