中國粉體網(wǎng)訊  隨著鈉離子電池產業(yè)化的到來，對碳負極材料的需求量將急劇增加，亟需開發(fā)具有低成本、高性能、工藝簡單的鈉離子電池用軟碳負極材料。

在鈉電池領域，軟碳通常是指在2800℃以上容易石墨化的碳材料，其有序度較高。由于軟碳層間的范德華力較弱，其碳層在高溫下也具有較大的移動能力，容易形成結晶性的石墨，所以又被稱為“易石墨化碳”。

軟碳的特點

① 晶體結構類似石墨，但石墨微晶層有序程度較低，存在少量褶皺和層錯結構，呈現(xiàn)出短程有序-長程無序的堆積特點。短程有序的石墨化微晶結構有利于插層儲鈉，可提高小電流密度下的比容量。

② 軟碳中碳層幾乎是平行堆疊，少許的旋轉和扭曲創(chuàng)造了儲鋰和儲鈉位點。

③ 軟碳的碳層排列規(guī)整度高于硬碳，具有更高的導電性，因此倍率性能相對較好。

④ 軟碳的比表面積及表面缺陷程度較低，能減少對酯類電解液的消耗，有助于提高初始庫倫效率。

⑤ 軟碳工作電壓區(qū)間(0.2~1.2 V)遠高于產生鈉枝晶的電壓，安全性較好。

⑥ 從商業(yè)化角度來看，軟碳價格較低、碳化收率高、安全性好且具有一定的電化學性能，具備商業(yè)化的潛力。

制備軟碳材料的前驅體主要包括石油化工原料及其下游產品，如煤、瀝青、石油焦等。以石油焦制備的軟碳材料，其曲線呈斜坡狀，儲鈉比容量非常有限，所以需要開發(fā)其他高性能的軟碳材料應用于鈉離子電池。

為了提升軟碳的可逆儲鈉容量，可以對軟碳的微觀結構進行修飾，例如擴大石墨微晶層間距或者構造微孔結構，從而有效抑制體積變化，還可以為Na+擴散提供路徑，提高倍率性能與庫倫效率。

近年來，基于瀝青、無煙煤等的軟碳材料已經(jīng)應用于鈉離子電池中，其可逆比容量能夠達到200 mAh g-1以上，具有較好的循環(huán)穩(wěn)定性。

針對各類負極材料的產業(yè)化技術與國內外市場狀況，中國粉體網(wǎng)將于10月25-26日在東莞舉辦第二屆先進負極材料技術與產業(yè)高峰論壇。屆時，湖南大學副教授韓飛將作題為《鈉離子電池用高性價比軟碳材料的設計制備》的報告。報告圍繞當前鈉電用碳材料的技術研發(fā)和產業(yè)化布局而展開，分析總結軟碳材料在鈉電領域的優(yōu)劣勢以及應用現(xiàn)狀，將重點介紹瀝青基軟碳材料、瀝青軟碳/高分子硬碳復合材料、煤基軟碳材料的結構設計、性質調控以及電化學性能，加快軟碳材料的產業(yè)化推進，促進鈉電池的健康發(fā)展。

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，從事功能型碳素材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內外權威刊物上發(fā)表學術論文50余篇，授權發(fā)明專利10余項，主持了國家自然科學基金、湖南省人才創(chuàng)新計劃項目、湖南省重點研發(fā)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）。

參考來源：

吳權等. 鈉離子電池碳負極材料的研究進展

戚鈺若等. 鈉離子儲能電池電極材料研究

劉金玉等. 鈉離子電池負極材料的研究現(xiàn)狀及展望

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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