1 成果简介 双离子电池（DIBs）基于阴、阳离子双嵌入机制，兼具高工作电压、低成本和环境友好等本征优势，在大规模储能领域展现出巨大潜力。碳材料因具有高导电性、资源丰富和制备简便等特点，被视为DIBs负极的重要候选材料。然而，碳负极普遍面临可逆容量低、倍率性能差和循环寿命短三大瓶颈，根源在于活性位点有限、结构不稳定以及反应动力学迟缓。 本文，华南理工大学袁文辉 研究员，梁振兴教授团队在《Small》期刊发表题为"Biomass-Derived N/S Co-Doped Carbon with Integrated Disordered and Ordered Structures for High-Performance Dual-Ion Batteries"的研究论文。研究创新性地将生物质衍生N/S共掺杂多孔碳（N/S-PCs）用作先进DIBs的高性能负极。 优化的N/S-PCs展现出独特的"局部无序非石墨化无定形区+长程有序石墨化纳米域"复合杂化结构，无序区提供丰富的Li⁺存储活性位点，有序区保障高速电子传导和结构稳定性，二者协同显著增强了结构稳定性和Li⁺存储行为。理论计算证实，N/S共掺杂效应提升了离子/电子导电性和Li⁺吸附能力，同时提供了额外的储锂活性位点。概念验证型DIBs器件实现了以下优异性能： • 超高放电比容量：424.3 mAh g⁻¹ • 超长循环寿命：2100圈，每圈衰减率仅0.00015 • 低自放电及高充电安全性，展示卓越的实用化潜力 2图文导读
方案一、生物质衍生的N/S共掺杂N/S-PC制备及其在DIB中的应用示意图。
图1、合成N/S-PC的物理化学表征。
图2、Li 存储行为与N/S-PC的动力学分析。
图3、基于N/S-PC阳极的双离子全电池的电化学性能。
图4、电极在充放电过程中的结构演变。
图5、DFT计算和实际性能测试。 3 小结 综上所述，我们通过硫酸盐辅助热解法，创新性地制备了源自生物质的N/S共掺杂碳活性材料（N/S-PCs）。N/S-PCs 不仅具有由非晶非石墨化区域和石墨化纳米域组成的独特无序-有序混合结构，还具有开放的孔道和微孔/介孔结构、巨大的比表面积以及丰富的缺陷和边缘活性位点。理论计算表明，N/S协同掺杂效应显著提高了材料的固有导电性和结构稳定性，同时降低了锂吸附能和扩散能垒。所制备的NS//G-8体系展现出卓越的电化学性能：1 C倍率下具有424.3 mAh g−1的超高比放电容量， 在20 C下具有120.7 mAh g−1的可逆容量，展现出优异的倍率性能；在15 C下循环2100次仍保持稳定，每循环衰减率仅为0.00015；同时具备低自放电率、稳定的快充能力及高充电安全性，展现出卓越的实用性。本研究提出了一种合成具有N/S共掺杂的高性能异质结构碳的新颖且多功能策略，为通过结构和掺杂工程优化储能材料提供了新的思路。 文献：
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