하드카본 음극의 정전류(lithiation/sodiation) 전압 프로파일은 단순하며, 완만한 하강 구간에 이어 플래토(plateau)가 나타난다. 그러나 이에 대응하는 산화·환원 자리와 저장 메커니즘에 대한 정밀한 이해는 여전히 불명확하여, 상용 응용 분야에서의 추가 개발을 저해하고 있다. 여기서는 하드카본의 리튬 이온 및 나트륨 이온 저장 거동을 포괄적으로 비교하였으며, 다음과 같은 핵심 결과를 도출하였다. 1) 완만한 전압 구간은 하드카본의 흑연화된 격자(graphitic lattices)에서의 리튬 이온 삽입(intercalation)에 의해 나타나는 반면, 그래파이트화된 격자가 비어 있어도 주로 하드카본 내부 표면에 존재하는 폐쇄 기공(closed pores)에서 나트륨 이온의 화학흡착(chemisorption)에서 기인한다. 2) 플래토 용량의 산화·환원 자리(redox sites)는 알칼리 이온의 종류와 무관하게 폐쇄 기공과 동일하다. 3) 나트륨화(sodiation) 플래토 용량은 주로 이용 가능한 폐쇄 기공의 부피에 의해 결정되는 반면, 리튬화(lithiation) 플래토 용량은 주로 삽입 성향(intercalation propensity)의 영향을 받는다. 4) 삽입 선호도(intercalation preference)와 플래토 용량은 역의 상관관계를 보인다. 광범위한 특성분석과 이론적 연구로부터 얻어진 이러한 결과는 리튬 및 나트륨 이온에 대한 산화·환원 메커니즘과 저장 자리 측면에서 하드카본 음극의 전기화학적 특성(footprint)을 비교적 명확하게 해명함으로써, 더 나은 하드카본 음극을 구성하기 위한 보다 합리적인 설계 전략을 제공한다.

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