中國粉體網(wǎng)訊 當(dāng)前鈉離子電池作為新型儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域被寄予厚望，其中硬碳負(fù)極作為鈉離子電池關(guān)鍵組成之一，其材料制備、儲鈉機(jī)制研究和綜合性能提升頗具挑戰(zhàn)。
硬碳材料合成前驅(qū)體一般為樹脂、生物質(zhì)、煤基和瀝青等富氧物質(zhì)(缺氫材料)，在超過 1000℃ 的溫度下將此前驅(qū)體進(jìn)行燒結(jié)而成。其中，瀝青和煤炭原料供應(yīng)充足，價格便宜，產(chǎn)碳率高(54%)，是制備碳材料的理想前驅(qū)體。
瀝青因來源和生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)品，主要由多環(huán)芳烴、脂肪族和芳香族化合物等成分組成。
瀝青基前驅(qū)體成本低廉，原料易獲取，來源穩(wěn)定，性價比優(yōu)勢明顯，但瀝青基碳源直接高溫?zé)峤馓蓟瘜a(chǎn)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(fù)雜，在制備過程中易出現(xiàn)一致性差等問題，且在制造過程中易產(chǎn)生煙氣，環(huán)保成本高。近年來，研究人員陸續(xù)提出了瀝青改性、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、表面修飾、碳復(fù)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(guān)鍵在于通過微結(jié)構(gòu)調(diào)控以保證豐富的鈉離子存儲位點(diǎn)。以石油瀝青或煤瀝青為前驅(qū)體，通過化學(xué)聚合改性對瀝青分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，使其形成具有豐富孔道的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)后續(xù)的微結(jié)構(gòu)調(diào)控手段，實(shí)現(xiàn)閉孔結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)整，獲取具有高度無序、閉孔豐富的硬碳材料。
通過調(diào)整制備方法，合成一系列硬碳材料，作為鈉離子電池負(fù)極材料，表現(xiàn)出300~330mAh/g的容量，并具有高壓實(shí)密度、高首次效率和穩(wěn)定循環(huán)性能的優(yōu)勢，是鈉離子電池負(fù)極材料極具發(fā)展?jié)摿Φ倪x擇。
2024年10月29-31日在上�？鐕少彆怪行�，由北京粉體技術(shù)協(xié)會與柏德英思展覽(上海)有限公司聯(lián)合主辦2024第二屆鈉離子電池材料技術(shù)研討會。屆時，來自湖南大學(xué)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(chǎn)業(yè)化》的報告。
專家簡介：
韓飛，湖南大學(xué)副教授，博士生導(dǎo)師，湖湘青年英才，新加坡國立大學(xué)博士后，斯坦福大學(xué)研究助理，從事電化學(xué)儲能用碳材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等國內(nèi)外權(quán)威刊物上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)，主持了國家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目、湖南省人才創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目、湖南省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、長沙市科技計(jì)劃項(xiàng)目等多項(xiàng)重要科研項(xiàng)目，獲得中國復(fù)合材料學(xué)會科技進(jìn)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(chǎn)運(yùn)營工作。
參考來源：吳希等《鈉離子電池瀝青基碳負(fù)極材料制備技術(shù)研究進(jìn)展》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/喬木）
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