中國粉體網訊 當前鈉離子電池作為新型儲能技術在新能源領域被寄予厚望，其中硬碳負極作為鈉離子電池關鍵組成之一，其材料制備、儲鈉機制研究和綜合性能提升頗具挑戰。
硬碳材料合成前驅體一般為樹脂、生物質、煤基和瀝青等富氧物質(缺氫材料)，在超過 1000℃ 的溫度下將此前驅體進行燒結而成。其中，瀝青和煤炭原料供應充足，價格便宜，產碳率高(54%)，是制備碳材料的理想前驅體。
瀝青因來源和生產工藝的不同主要分為石油瀝青和煤瀝青，其中石油瀝青是重油加工的副產物，包含烴類和非烴類混合物；煤瀝青是從煤焦油中提煉出來的副產品，主要由多環芳烴、脂肪族和芳香族化合物等成分組成。
瀝青基前驅體成本低廉，原料易獲取，來源穩定，性價比優勢明顯，但瀝青基碳源直接高溫熱解碳化將產生高石墨化的碳，碳層間距小，致使其儲鈉容量相對較低。另外，瀝青材料作為一種混合物，成分復雜，在制備過程中易出現一致性差等問題，且在制造過程中易產生煙氣，環保成本高。近年來，研究人員陸續提出了瀝青改性、結構設計、表面修飾、碳復合等策略來解決碳化過程中易石墨化和重排的難題。
瀝青碳性能提升的關鍵在于通過微結構調控以保證豐富的鈉離子存儲位點。以石油瀝青或煤瀝青為前驅體，通過化學聚合改性對瀝青分子結構進行有效設計，使其形成具有豐富孔道的交聯網狀結構，結構后續的微結構調控手段，實現閉孔結構的精細調整，獲取具有高度無序、閉孔豐富的硬碳材料。
通過調整制備方法，合成一系列硬碳材料，作為鈉離子電池負極材料，表現出300~330mAh/g的容量，并具有高壓實密度、高首次效率和穩定循環性能的優勢，是鈉離子電池負極材料極具發展潛力的選擇。
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，來自湖南大學的韓飛副教授將作題為《鈉離子電池用瀝青樹脂基硬碳材料的產業化》的報告。
專家簡介：
韓飛，湖南大學副教授，博士生導師，湖湘青年英才，新加坡國立大學博士后，斯坦福大學研究助理，從事電化學儲能用碳材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內外權威刊物上發表學術論文50余篇，授權發明專利10余項，主持了國家自然科學基金青年項目、湖南省人才創新計劃項目、湖南省重點研發計劃、長沙市科技計劃項目等多項重要科研項目，獲得中國復合材料學會科技進步二等獎（2021年）。主持千噸級硅碳材料和萬噸級硬碳材料的孵化落地和生產運營工作。
參考來源：吳希等《鈉離子電池瀝青基碳負極材料制備技術研究進展》
（中國粉體網編輯整理/喬木）
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