钠离⼦电池（Na-ion batteries, NIBs）因资源丰富、成本低廉被认为是⽀撑⼤规模储能可持续发展、保障我国能源安全的关键技术。⾼性能钠离⼦电池的发展离不开对先进电极材料的研究，尤其在负极材料⽅⾯，⽬前可选材料相对有限。⽆定形碳材料因来源⼴泛、结构可调、储钠综合性能优异成为最具应⽤潜⼒的负极材料。
过去⼏⼗年⾥，⼤量研究聚焦于通过采⽤多样化的碳源前驱体和控制碳化条件制备碳负极，旨在不断提升储钠容量。
研究发现低成本热塑型前驱体如焦炭、沥⻘倾向于获得呈现斜坡式容量曲线的软碳，储钠容量较低；热固型前驱体如⽣物质、碳⽔化合物、树脂等制备的硬碳呈现出⾼电压斜坡和低电压平台双电压区域特征，具有较⾼的可逆容量，但产碳率较低。由此引发的核⼼问题是如何兼顾软碳和硬碳的优点，发展低成本、⾼性能的储钠碳负极材料？
中国科学院物理研究所钠离⼦电池研究团队⼀直致⼒于对⽆定形碳负极材料的设计制备和储钠机制研究。2018年，团队率先提出新型预氧化策略，在沥⻘前驱体中引⼊氧原⼦产⽣交联结构，以抑制沥⻘在⾼温碳化过程中的熔化，阻碍碳原⼦的有序重排。同时⾼温过程中释放出的⽓体⼩分⼦如CO、CO2等进⼀步改变碳材料的微结构，起到双重调控的作⽤。
制备得到的沥⻘基碳负极材料出现了低平台放电曲线，储钠容量从~90 mAh/g提升到~300 mAh/g，突破了利⽤低成本软碳前驱体获得⾼储钠容量硬碳负极材料的关键⼀步。近⽇，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中⼼陆雅翔副研究员指导博⼠⽣赵晓兵，探索从分⼦⽔平调控沥⻘前驱体交联结构，以产⽣更多闭合孔隙，进⽽提升平台区域的储钠容量。
为实现这⼀⽬标，研究团队提出利⽤预氧化和磷酸预处理沥⻘，相对于单⼀预氧化，通过O和P双交联策略进⼀步提升沥⻘前驱体的交联程度，并在沥⻘衍⽣碳内部产⽣大量微孔结构。实验结果表明，经空⽓预氧化处理后，沥⻘表⾯形成了丰富的含氧官能团，如C-O，O-H，这些官能团能够为磷酸提供有利的结合位点，促进其与碳⻣架的后续交联。
本研究凸显了交联在调控前驱体结构中的⾄关重要性，为设计先进⾼性能钠离⼦电池硬碳负极材料开辟了新的路径。该⼯作以《Unlocking Plateau Capacity with Versatile Precursor Crosslinking for Carbon Anodes in Na-ion Batteries》为题发表在《Energy Storage Materials》上。
通讯作者：陆雅翔副研究员；第⼀作者：赵晓兵。