近日，中国科学院山西煤炭化学研究所炭材料重点实验室的苏方远团队，在《新型炭材料（中英文）》期刊上发表了一个关于钠离子电池硬炭负极结构与电化学性能的综合性数据集。该数据集系统收录了72种硬炭样品的详细结构参数与电化学性能数据，为全球科研人员深入理解硬炭构效关系、加速高性能材料开发提供了宝贵的数据基石。

图1  图文摘要

工作简介

工作简介

打破研发瓶颈：从“经验摸索”到“数据驱动”

硬炭是钠离子电池最具应用前景的负极材料，但其复杂的微观结构（如炭层排布、闭孔体积与分布等）与电化学性能之间的关联一直是研究难点。传统研究依赖于零散的数据与经验摸索，缺乏系统性的数据支撑。

此项研究构建的数据集在同一标准下，汇集了72种硬炭材料的全面数据，包括电化学性能：首次库仑效率、总容量、斜坡容量与平台容量及其占比。多层次结构参数：通过XRD获得的层间距、微晶尺寸；通过气体吸附获得的比表面积；通过真密度测试计算的闭孔体积。孔结构参数：创新性地采用小角X射线散射技术进行系统拟合，获得了孔间距、平均孔径、孔连通性、相关长度和分形维数等一系列关键参数。

揭示微弱关联：层间距并非容量决定性因素

基于这一丰富数据集，研究团队进行了深入的相关性分析。一个关键发现是：硬炭的层间距与其各项电化学性能参数之间均不存在强相关性。这一结论挑战了过往的一些认知，明确提示学界，单纯追求扩大层间距并非提升硬炭性能的唯一或决定性途径。

分析进一步指出，与层间距相比，闭孔体积和由SAXS揭示的微观孔结构参数，与决定电池能量密度的关键指标——平台容量，展现出更强的关联性。例如，研究发现平台容量随平均孔径的增大而呈现下降趋势。这为后续材料设计提供了新的、更精确的调控靶点。

数据开放共享，赋能科研创新

本研究的所有原始与分析数据已通过Science Data Bank平台对外公开。研究人员可自由访问这些数据，用于自己的理论建模、机器学习训练或对比研究，从而极大推动钠离子电池硬炭负极材料的研发进程。

文章信息

侯玮琰，易宗琳，贾惋茹，等. 钠离子电池硬炭负极的微观结构与其电化学性能数据集 [J]. 新型炭材料（中英文）, 2025, 40 (5): 1193-1200. Wei-yan HOU, Zong-lin YI, Wan-ru JIA, et al. A dataset for the structure and electrochemical performance of hard carbon as anodes for sodium-ion batteries[J]. New Carbon Materials, 2025, 40 (5): 1193-1200.  

原文链接：https://www.sciengine.com/doi/10.1016/S1872-5805(25)61004-3

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