生物质基硬碳储钠负极材料研究进展

摘要

钠离子电池因其具有优异的低温性能、成本优势以及较高的安全性，有望逐渐成为锂离子电池在低速两轮车和大规模储能领域的补充者，开发低成本、高可逆容量和优异循环稳定性的钠离子电池负极材料成为行业难点，生物质基硬碳因其原料来源丰富、成本低廉、更易获得、碳产率高、环境友好且含有多种元素等优势而备受关注，其低廉的价格和独特的微观结构在众多钠离子电池负极材料中展现出明显的优势和巨大的商业潜力.为了寻找和开发性能优异的生物质基硬碳材料，本文首先对钠离子在硬碳表面活性位点的吸附行为和进入石墨片层的过程顺序进行了分析，讨论了有争议的四种钠离子存储机制.深入分析了钠离子在硬碳中的储存机理，并基于此进一步讨论了不同生物质基前驱体硬碳的差异，并通过硬碳负极的微观结构提出钠离子电池负极的优化策略，对钠离子电池的发展具有一定的指导意义.

关键词

生物质基 / 钠离子电池 / 前驱体 / 硬碳 / 改进策略

基金资助

国家重点研发计划资助项目（2020YFC1910301）; 国家自然科学基金资助项目（22308179）; 山东省重点研发计划（重大科技创新工程）资助项目（2021CXGC011002）; 山东省自然科学基金资助项目（ZR2021QC158,ZR2023QB038）; 济南市“新高校20条”资助项目（20228103）; 山东省科技型中小企业创新能力提升工程项目（2023TSGC0319）; 齐鲁工业大学（山东省科学院）揭榜制项目（2022JBZ01-05）;齐鲁工业大学人才科研项目（2023RCKY175,2023RCKY188）