中國粉體網訊 隨著化石燃料的逐漸耗竭與環境污染的日益加劇，風能、太陽能、潮汐能等可再生能源的利用越來越受到人們的關注。然而受其隨機性、間歇性、波動性等特點的限制，需要配置相應的儲能系統以提高可再生能源的使用效率。
鋰離子電池以其比能量高、循環壽命長等優點已廣泛應用于便攜電子設備中，而且已經作為動力源應用于電動汽車領域。然而，鋰資源的稀缺性與分布不均勻性將制約其在大規模儲能方面的應用。為彌補鋰離子電池在儲能方向應用的局限性，鈉離子電池以其鈉資源豐富、分布廣泛和成本低廉等特點受到了人們的普遍關注，并于近些年來得到了廣泛研究。
高性能電極材料的開發對實現鈉離子電池的商業化至關重要。截至目前，一些正極材料的開發已基本能夠滿足應用的要求，但負極材料仍制約著鈉離子電池的實用化。在已報道的鈉離子電池負極材料中，硬碳材料以其較好的綜合性能而成為具有實用前景的負極材料。
中科院物理研究所李云明博士生和胡勇勝研究員等利用可再生的天然棉花制備出高性能的硬碳材料，并對硬碳的儲納機理進行了系統深入地研究。他們以天然棉花的管狀結構為依托，通過一步碳化法成功制備出形狀規則的硬碳微管。將硬碳微管作為負極材料直接應用于鈉離子電池中后發現其儲鈉容量為315mAh/g，首周庫侖效率高達83%，且循環穩定性佳。
不僅如此，他們還系統研究了硬碳微管的儲鈉機制。通過非原位TEM和XPS手段解釋了電化學曲線中的斜坡部分對應鈉在碳層表面和缺陷位置的吸附，而平臺部分則對應鈉在納米空穴中的存儲。進一步，GITT研究結果表明鈉離子在電化學曲線中平臺區域的擴散系數要比斜坡區域的要低很多，是制約其倍率性能的關鍵。
