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摘 要：本研究揭示了HC内部纳米孔中的Na簇形成机制和Na离子扩散机制，从理论上证实了HC块中C层间距的急剧变化是导致Na离子扩散延迟的主要原因之一，由此得出，在设计HC负极时，为兼顾良好的倍率性能，应尽量避免C层间距急剧变化的区域。
关键词：钠离子电池、硬碳（HC）负极、离子扩散、三维准金属簇、C层间距
要点
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通过高精度计算，揭开了Na离子电池硬碳负极中Na离子行为的谜团。
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从理论上预测了硬碳中纳米孔的最佳尺寸，以及其中Na离子聚集和扩散的新机制。
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有望提高能量密度，促进Na离子电池的普及。
研究团队利用超级计算机等进行分子动力学（MD）计算，证实了与提高Na离子电池能量密度相关的硬碳（HC）负极中Na簇形成和Na离子扩散的新机制。
Na离子电池作为广泛普及的锂离子电池的备选电池，已经开始商业化，但仍存在能量密度不足的问题。近年来，为解决这一问题，开发出了将HC容量提高1.5倍以上的技术。然而，HC的纳米孔中Na是如何聚集的，以及Na离子是如何到达HC的纳米孔的，这些问题尚未得到阐明。
本研究中，基于高精度、高预测性的密度泛函理论（DFT）