今天，和大家分享我们团队刚刚发表在国际顶级期刊 Advanced Materials 上的一项工作。故事，要从钠离子电池的“心脏”——负极材料说起。

一个困扰我许久的问题

在“双碳”的大背景下，钠离子电池备受瞩目。而我，作为一名材料科学领域的研究生，一直专注于它的核心部件——硬碳负极。我发现，传统的制备方法就像一场“慢火烘焙”，需要把材料放在炉子里烤上好几个小时。

这个过程不仅耗时耗能，更让我揪心的是，长时间的高温会严重破坏硬碳内部那些对储钠至关重要的精细微观结构。这就好比，我们想烤一个外酥里嫩的面包，结果却因为火候太久，把它烤成了一块又干又硬的碳疙瘩，失去了原有的风味。

我们能不能找到一种全新的方法，既快又好地“炼”出完美的硬碳材料呢？

带着这个疑问，我们团队踏上了一条探索之路。

我们的答案：“焦耳热”炼金术——时空控制电热耦合策略。

这个名字听起来可能有点复杂，但原理其实很有趣。我喜欢把它比作两种烹饪方式的对决：

• 传统方法：像用柴火烤红薯，热量从外到内慢慢渗透，温差大，效率低。

• 我们的新方法：更像是用微波炉，利用材料自身的电阻，让它在电流通过的瞬间，“由内而外”地整体快速升温。

图解：传统方法（上）耗时长，导致结构有序化、孔隙坍塌；而我们的电热耦合方法（下）时间极短，完美保留了高储钠性能的无定形和多孔结构。

结果有多震撼？我们将硬碳的合成时间，从小时，压缩到了秒级！效率整整提升了几百倍！

我们通过精准地调控电流和时间，就像拥有了一把“时空手术刀”，能够在原子尺度上对材料进行精雕细琢，最终“冻结”住了它性能最佳的那个瞬间。

当数据开始“说话”

TF-1000：传统方法制备的硬碳，碳层更平整，堆叠紧密（层间距0.37 nm）。JH-1000-30：我们用电热耦合技术制备的硬碳，碳层更卷曲、更无序，为钠离子提供了更多存储空间和更宽的通道（层间距0.39 nm）。

图解：在首次充放电测试中，橙色线（我们的新方法）无论在容量还是效率上都显著优于蓝色线（传统方法）。

用我们的新方法制备的硬碳材料（JH-1000-30），性能实现了全方位超越：

• 容量更高：储钠容量高达 306.83 mAh/g。

• 效率创纪录：首次库伦效率（ICE）达到了惊人的 91.99%。

• 动力学更快：我们为钠离子铺设了一条“高速公路”，使其能够快速、自由地穿梭。

• 循环寿命更长：在1000次循环后，容量保持率依然坚挺在 79.45%。

科研的价值最终要体现在应用上。为了验证它的“实战能力”，我们将这种新型硬碳负极组装成了软包电池。

激动人心的时刻：看到我们亲手做的软包电池成功点亮小风扇，那种成就感无与伦比。它证明了我们的研究具备走向实际应用的巨大潜力。

测试结果同样喜人，电池在循环500圈后，容量保持率高达 81%，展现出卓越的稳定性和耐用性。

写在最后

回首整个研究过程，充满了挑战，也充满了乐趣。从一个初步的想法，到一次次的失败与尝试，再到最终看到理想的数据，每一步都离不开团队的智慧与协作，离不开导师们的悉心指导。这项工作能够发表在 Advanced Materials 上，感谢天津大学陈亚楠老师和中国矿业大学朱荣涛老师的指导

从2小时到30秒，这不仅仅是数字的变化，它背后是效率、成本和性能的巨大飞跃，也为高性能碳材料的设计和制造打开了一扇新的大门。

感谢每一位在背后默默付出的老师和同学，也感谢所有关注和支持我们的朋友。科研之路，漫长而又充满惊喜，我将继续前行。

论文信息: Spatiotemporal Evolution in Hard Carbon Synthesis via Electrothermal Coupling Strategy for High-Performance Sodium-Ion BatteriesAdvanced Materials, 2025 DOI: 10.1002/adma.202507521第一作者：黄鹏飞 DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202507521