中國粉體網訊 隨著全球對可再生能源和儲能技術的需求日益增長，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、性能優異而備受關注。
鈉離子電池負極材料起著負載鈉離子的重要作用，是鈉電池的核心構成材料，直接影響到電池的能量密度、循環性能、首次庫侖效率等性能。與其他負極材料相比，硬炭因其低鈉儲存電位、高容量、原材料廣泛和環境友好等特性，被業界視為是最有前途的鈉離子電池負極。
硬炭材料具有無定形和微晶混合的結構，與石墨化碳不同，其微觀結構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特的納米孔洞結構。這些特性為鈉離子提供了更多的嵌入/脫嵌位點，從而提高了材料的比容量和循環穩定性。此外，硬炭材料還表現出良好的導電性、高儲鈉能力、鈉嵌入時的低體積膨脹、環保性和較低的氧化還原電位等優勢。
目前鈉離子電池常用的硬炭前驅體主要可以分為三類：樹脂基（酚醛樹脂、環氧樹脂、聚糠醇等）、瀝青基（煤焦油瀝青、石油瀝青、天然瀝青等）、生物質基（纖維素、木質素、淀粉等），其核心制造工藝是碳化。
樹脂基類前驅體：最常見的是酚醛樹脂前驅體，所得到的硬炭產品均一度較好，純度也較高，具有優異的循環性能、更高的可逆比容量及更好的倍率性能，產品一般呈球形顆粒，且因為原料可控，工藝的設計性較強。然而其成本是最高的。
瀝青基類前驅體：前驅體來源雖然非常廣泛，且價格低廉，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，產品的容量較低。
生物質基類前驅體：生物質前驅體由于來源廣泛、價格低廉、綠色環保，而且其本身就具有豐富的雜原子和獨特的微觀結構。常見的生物質包括木質纖維素類（喬木類、秸稈類、干質果殼類）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材料。
從生物質基、酚醛樹脂基、瀝青基三種技術路線來看，生物質基路線產出的硬炭性能適中，批量穩定性一致性更高。從原料規模化生產優勢來看，淀粉、竹基、硬木物料來源廣泛，成本更低，這些生物質前驅體路線更適合大規模、批量化生產，目前為主要生產企業的選擇。
國科炭美新材料（湖州）有限公司，是一家致力于碳基儲能材料解決方案的創新型企業，集研發、生產和銷售一體化，位于浙江省湖州市長興縣。在硬炭負極材料的研發上，國科炭美已具備生物質、煤、瀝青三種技術路線的能力，其開發的硬炭材料具有高容量、高倍率性能、長壽命、低成本等優點。通過不斷的技術創新和實踐積累，國科炭美成功推出了包括GHC-C300常規型、GHC-B280低成本型、GHC-C300A功率型等多款適用于不同應用場景的鈉電硬炭負極產品。
2024年10月29-31日在上海跨國采購會展中心，由北京粉體技術協會與柏德英思展覽(上海)有限公司聯合主辦2024第二屆鈉離子電池材料技術研討會。屆時，來自中科炭美(湖州)有限公司的孔慶強總經理將作題為《鈉電硬炭研發與產業化》的報告。報告重點從性能對比、制備路徑選擇、應用場景等進行闡述，認為隨著技術的不斷進步和市場的不斷擴大，煤/瀝青基硬炭材料有望在鈉離子電池領域發揮更加重要的作用，從而進一步推動鈉離子電池技術的商業化進程。
專家簡介：
孔慶強，男，1988年生，博士、副研究員，國科炭美新材料（湖州）有限公司法定代表人、總經理。長期從事先進炭材料（石墨烯、硬炭、多孔炭等）的制備及其應用探索，具備豐富的工程化、產業化經驗。曾主持或參與國家自然科學青年基金、中科院知識創新工程領域前沿項目及山西省科技重大專項等項目，發表論文20余篇，申請專利24項（授權12項），獲得山西省自然科學一等獎、中國產學研合作一等獎、中國化工學會技術發明二等獎等。
參考來源：國科炭美CARMERY、殷秀平等《鈉離子電池硬炭基負極材料的研究進展》等
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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