可同时实现高能量密度和快充的锂离子电池对于电动汽车至关重要。石墨负极具有高能量密度，但在快充过程中会出现不均匀的反应电流和不可逆的锂镀层。相比之下，硬碳表现出优异的倍率性能，但由于其较低的初始库仑效率和较高的平均电压，能量密度较低。
有鉴于此，美国密歇根大学安娜堡分校Neil P. Dasgupta报道了通过混合石墨和硬碳制成的杂化负极，使用工业多层袋式电池（>1 Ah）和电极容量负荷（3mAh cm−2），实现了能量密度高于180 Wh kg−1的锂离子电池的快速充电。
文章要点
1）研究人员采用标准的辊对辊浆料浇铸方法制备了杂化负极，证明了其与现有锂离子制造工艺的兼容性。通过调节石墨和硬碳的混合比例，可以系统地调节电池的性能，同时实现高能量密度和快充。
2）研究人员展示了使用优化后杂化负极进行500次4 C和6 C快充循环后，袋式电池的比能量保持率分别为87%和82%，而使用石墨负极的电池在相同条件下的比能量保持率分别为61%和48%。此外，虽然优化的混合电池的初始比能量比石墨电池低10%，但500次快充后的剩余比能量在4 C时提高了27%，在6 C时提高了53%。
3）研究人员进行了系统的电化学分析，验证了杂化负极设计的有效性，并利用同步辐射层析成像揭示了电极的微观结构。研究人员进一步进行了连续尺度的电化学模拟，以深入了解快充性能增强的起源，这得益于于混合负极上反应电流分布均匀性的改善。
参考文献
Kuan-Hung Chen, et al, Enabling 6 C Fast Charging of Li-Ion Batteries with Graphite/Hard Carbon Hybrid Anodes, Adv. Energy Mater. 2020
DOI: 10.1002/aenm.202003336
https://doi.org/10.1002/aenm.202003336
