硬碳材料及其制备工艺介绍

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在钠离子电池领域,按照石墨化程度不同,碳基负极材料可分为石墨、软碳和硬碳等。在众多碳基储钠负极材料中,硬碳材料是最理想的也是最有希望实现产业化钠离子电池负极材料。

硬碳材料属于难石墨化的无定形碳材料,由石墨微晶无序化排列形成。不同于石墨材料,硬碳层间距大,微孔多,对应地钠离子嵌入脱出储钠活性位点多,具有更大的比容量。硬碳相比其他材料更适合低温下工作,同时也具有大倍率充放电性能好,循环寿命长等优点。

制备硬碳材料的前驱物来源丰富,常见有生物质、树脂类和高分子前驱体等,不同前驱体得到的硬碳材料具有显著的性能差异,且原料来源不同,性能成本构成也有显著差别。

生物质前驱体性能适中,原材料来源多样,如核桃壳、果壳、柚子皮、动植物组织等,成本相对合适,应用较为广泛。

合成聚合物前驱体主要包括酚醛树脂,聚丙烯晴等化学合成材料,成品性能包括比容量、库伦效率等较优质,但成本较高。

化石燃料前驱体主要包括沥青、煤焦油及相关混合物,成本低廉,但性能层面包括比容量、倍率性能、库伦效率等较另两条路线较低。

以上是对硬碳及其制备的介绍。硬碳也被视为一种有前景的负极材料。随着技术进步及研究深入,硬碳材料在钠离子电池负极材料中的应用前景也越来越广阔。




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