journal article·2026-04Open access

Decoding Hard Carbon Microstructure for Fast‐Charging Lithium‐Ion Batteries

Lian Chen, Fan Li, Feng Wang, Zhengshuai Bai, Yanyan Zhang, Yuxin Tang

Advanced Functional Materials· Volume 36· Issue 27

Abstract

Abstract Hard carbon is a promising anode material for fast‐charging lithium‐ion batteries (LIBs) due to its abundant lithium‐ion storage sites, short ion diffusion pathways, and tunable microstructure. However, challenges such as an unclear lithium‐ion storage mechanism, low initial Coulombic efficiency, and poor cycling stability hinder its practical application in high‐rate LIBs. To the end, this review decodes fundamental structure–performance relationships between hard carbon microstructure and its fast‐charging behavior, aiming to elucidate the underlying lithium‐ion storage mechanisms. The influence of precursor materials on microstructure is discussed first and the proposed lithium‐ion storage mechanisms are summarized. Next, the key bottlenecks limiting fast‐charging performance are analyzed and state‐of‐the‐art design strategies, including optimization of active sites, enhancement of ion/electron transport, and solid electrolyte interface engineering are summarized. Furthermore, the unique role of the isotropic and cross‐linked structure of hard carbon in mitigating volume expansion is highlighted, which can also improve the fast‐charging capability of other anode materials. Finally, future research directions to accelerate the commercialization of hard carbon for high‐performance fast‐charging LIBs are outlined. This review offers valuable insights and guidance for advancing hard carbon anodes and next‐generation energy storage technologies.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Advancements in Battery Materials · Advanced Battery Technologies Research · Extraction and Separation Processes

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Qingyuan Innovation Laboratory 1 Xueyuan Road Quanzhou 362801 P. R. China

College of Chemical Engineering Fuzhou University Fuzhou 350116 P. R. China

Funding

National Key Research and Development Program of China · National Natural Science Foundation of China · Natural Science Foundation of Fujian Province

References (100+)

Show source-provided references
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