中國粉體網(wǎng)訊 作為鈉離子電池關(guān)鍵材料之一，負(fù)極材料對(duì)鈉離子電池的最終性能起著至關(guān)重要的作用。隨著新型儲(chǔ)能電池的發(fā)展，在鈉離子電池追求高能量密度和低成本的趨勢下，市場對(duì)負(fù)極材料性能提出了更高的要求。以鈦基負(fù)極、合金化合物負(fù)極、碳負(fù)極等為代表的新型負(fù)極材料的研發(fā)正在如火如荼的進(jìn)行，同時(shí)這也反映了未來負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化的新趨勢。2023年10月25日到26日，第二屆先進(jìn)負(fù)極材料技術(shù)與產(chǎn)業(yè)高峰論壇在廣東東莞隆重召開，會(huì)議期間，我們邀請(qǐng)到了業(yè)內(nèi)專家、學(xué)者，優(yōu)秀企業(yè)家代表做客對(duì)話欄目，進(jìn)行訪談交流。本期，我們邀請(qǐng)到的是廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院副院長孫志鵬教授。
粉體網(wǎng)：一直以來關(guān)于硬碳在鈉離子電池中的儲(chǔ)鈉機(jī)理眾說紛紜，您比較認(rèn)同哪種說法？
孫教授：從目前的研究現(xiàn)狀來看，對(duì)于硬碳材料的儲(chǔ)鈉機(jī)理還沒有達(dá)成共識(shí)。普遍的認(rèn)知還是以吸附—插層—填孔機(jī)理為主。硬碳的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜且不統(tǒng)一，不同的結(jié)構(gòu)其儲(chǔ)鈉機(jī)理會(huì)有差異，因此三種儲(chǔ)鈉活動(dòng)同時(shí)存在的可能性較大。這與原材料本身結(jié)構(gòu)及其制備方法有密切的聯(lián)系。
粉體網(wǎng)：相比于其他負(fù)極材料，硬碳是如何脫穎而出的？
孫教授：實(shí)際上，像鈦基負(fù)極材料在合成過程中容易將水分子帶入產(chǎn)物中，對(duì)材料的結(jié)構(gòu)與性能產(chǎn)生不利影響，且大部分鈦基材料的首效低于百分之五十。合金型負(fù)極在鈉離子電池充放電過程中會(huì)產(chǎn)生體積膨脹，影響電池循環(huán)性能。
硬碳材料最大的優(yōu)勢就是價(jià)格便宜，原材料來源廣泛，工作電位低。在電化學(xué)反應(yīng)的過程中，體積變形比較小，性能也比較優(yōu)異，低溫和快充性能好。所以綜合考慮，硬碳作為鈉電負(fù)極材料是比較合適的。
粉體網(wǎng)：與天然聚合物相比，合成聚合物合成的硬碳材料有哪些優(yōu)點(diǎn)？
孫教授：天然高分子聚合物來源廣、成本低。但是從合成的方法工藝上來說，合成聚合物的可控性比較強(qiáng)，可以有針對(duì)性地調(diào)控聚合物的空間構(gòu)型和設(shè)計(jì)分子碳鏈摻雜之后核心位點(diǎn)，在材料結(jié)構(gòu)的可控性方面有優(yōu)勢，對(duì)所制備的硬碳材料儲(chǔ)鈉特性有著積極的意義。
粉體網(wǎng)：合成聚合物制備硬碳材料，對(duì)合成聚合物性能要求是怎樣的？
孫教授：實(shí)際上采用合成聚合物制備硬碳，首先要考慮到材料電化學(xué)性能，其次是要求原料可控、產(chǎn)品一致性好。若采用高分子聚合物，要考慮它的分子量和結(jié)構(gòu)中一些雜原子的影響，這對(duì)材料的容量、首效、倍率和循環(huán)性能起這決定性作用。再來就是價(jià)格，我們知道合成聚合物前驅(qū)體的價(jià)格也是硬碳材料價(jià)格的重要因素，前驅(qū)體材料價(jià)格不宜太高。
粉體網(wǎng)：目前合成聚合物制備硬碳的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展的程度如何？
孫教授：目前聚合物衍生硬碳材料的成本相對(duì)于生物質(zhì)硬碳較高。主要設(shè)計(jì)合成工藝的設(shè)計(jì)，前驅(qū)體的生產(chǎn)成本較高。目前大多數(shù)硬碳負(fù)極企業(yè)的選擇還是以低成本的生物質(zhì)硬碳為主要產(chǎn)業(yè)化選擇。值得一提的是，聚合物衍生的硬碳材料其電化學(xué)性能好、原料可控、產(chǎn)品一致性好。國內(nèi)少數(shù)傳統(tǒng)的鋰電負(fù)極企業(yè)囊括了聚合物前驅(qū)體工藝，實(shí)現(xiàn)體系化的專利布局。有望突破成本的限制，早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。相信將來如果合成聚合物的成本得到控制的話，聚合物衍生硬碳材料也會(huì)蓬勃而生的。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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