中國(guó)粉體網(wǎng)訊 隨著全球?qū)稍偕茉春蛢?chǔ)能技術(shù)的需求日益增長(zhǎng)，鈉離子電池作為鋰離子電池、鉛酸電池的潛在替代品，因其資源豐富、成本較低、性能優(yōu)異而備受關(guān)注。
鈉離子電池負(fù)極材料起著負(fù)載鈉離子的重要作用，是鈉電池的核心構(gòu)成材料，直接影響到電池的能量密度、循環(huán)性能、首次庫(kù)侖效率等性能。與其他負(fù)極材料相比，硬炭因其低鈉儲(chǔ)存電位、高容量、原材料廣泛和環(huán)境友好等特性，被業(yè)界視為是最有前途的鈉離子電池負(fù)極。
硬炭材料具有無定形和微晶混合的結(jié)構(gòu)，與石墨化碳不同，其微觀結(jié)構(gòu)具有無序分布的類石墨層片、豐富的邊緣和表面缺陷以及獨(dú)特的納米孔洞結(jié)構(gòu)。這些特性為鈉離子提供了更多的嵌入/脫嵌位點(diǎn)，從而提高了材料的比容量和循環(huán)穩(wěn)定性。此外，硬炭材料還表現(xiàn)出良好的導(dǎo)電性、高儲(chǔ)鈉能力、鈉嵌入時(shí)的低體積膨脹、環(huán)保性和較低的氧化還原電位等優(yōu)勢(shì)。
目前鈉離子電池常用的硬炭前驅(qū)體主要可以分為三類：樹脂基（酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚糠醇等）、瀝青基（煤焦油瀝青、石油瀝青、天然瀝青等）、生物質(zhì)基（纖維素、木質(zhì)素、淀粉等），其核心制造工藝是碳化。
樹脂基類前驅(qū)體：最常見的是酚醛樹脂前驅(qū)體，所得到的硬炭產(chǎn)品均一度較好，純度也較高，具有優(yōu)異的循環(huán)性能、更高的可逆比容量及更好的倍率性能，產(chǎn)品一般呈球形顆粒，且因?yàn)樵峡煽�，工藝的設(shè)計(jì)性較強(qiáng)。然而其成本是最高的。
瀝青基類前驅(qū)體：前驅(qū)體來源雖然非常廣泛，且價(jià)格低廉，煤系瀝青和油系瀝青均可使用，但其不足之處在于瀝青里的揮發(fā)成分較多，需要額外的尾氣處理，增加成本支出，且目前工藝尚不成熟，產(chǎn)品的容量較低。
生物質(zhì)基類前驅(qū)體：生物質(zhì)前驅(qū)體由于來源廣泛、價(jià)格低廉、綠色環(huán)保，而且其本身就具有豐富的雜原子和獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)。常見的生物質(zhì)包括木質(zhì)纖維素類（喬木類、秸稈類、干質(zhì)果殼類）和多糖淀粉類（種子類）等，椰子殼和秸稈則是其中較為典型的兩種生物質(zhì)材料。
從生物質(zhì)基、酚醛樹脂基、瀝青基三種技術(shù)路線來看，生物質(zhì)基路線產(chǎn)出的硬炭性能適中，批量穩(wěn)定性一致性更高。從原料規(guī)模化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)來看，淀粉、竹基、硬木物料來源廣泛，成本更低，這些生物質(zhì)前驅(qū)體路線更適合大規(guī)模、批量化生產(chǎn)，目前為主要生產(chǎn)企業(yè)的選擇。
國(guó)科炭美新材料（湖州）有限公司，是一家致力于碳基儲(chǔ)能材料解決方案的創(chuàng)新型企業(yè)，集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售一體化，位于浙江省湖州市長(zhǎng)興縣。在硬炭負(fù)極材料的研發(fā)上，國(guó)科炭美已具備生物質(zhì)、煤、瀝青三種技術(shù)路線的能力，其開發(fā)的硬炭材料具有高容量、高倍率性能、長(zhǎng)壽命、低成本等優(yōu)點(diǎn)。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和實(shí)踐積累，國(guó)科炭美成功推出了包括GHC-C300常規(guī)型、GHC-B280低成本型、GHC-C300A功率型等多款適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景的鈉電硬炭負(fù)極產(chǎn)品。
2024年10月29-31日在上�？鐕�(guó)采購(gòu)會(huì)展中心，由北京粉體技術(shù)協(xié)會(huì)與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦2024第二屆鈉離子電池材料技術(shù)研討會(huì)。屆時(shí)，來自中科炭美(湖州)有限公司的孔慶強(qiáng)總經(jīng)理將作題為《鈉電硬炭研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化》的報(bào)告。報(bào)告重點(diǎn)從性能對(duì)比、制備路徑選擇、應(yīng)用場(chǎng)景等進(jìn)行闡述，認(rèn)為隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，煤/瀝青基硬炭材料有望在鈉離子電池領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，從而進(jìn)一步推動(dòng)鈉離子電池技術(shù)的商業(yè)化進(jìn)程。
專家簡(jiǎn)介：
孔慶強(qiáng)，男，1988年生，博士、副研究員，國(guó)科炭美新材料（湖州）有限公司法定代表人、總經(jīng)理。長(zhǎng)期從事先進(jìn)炭材料（石墨烯、硬炭、多孔炭等）的制備及其應(yīng)用探索，具備豐富的工程化、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)。曾主持或參與國(guó)家自然科學(xué)青年基金、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程領(lǐng)域前沿項(xiàng)目及山西省科技重大專項(xiàng)等項(xiàng)目，發(fā)表論文20余篇，申請(qǐng)專利24項(xiàng)（授權(quán)12項(xiàng)），獲得山西省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作一等獎(jiǎng)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)等。
參考來源：國(guó)科炭美CARMERY、殷秀平等《鈉離子電池硬炭基負(fù)極材料的研究進(jìn)展》等
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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