【会议报告】钠离子电池用高性价比软碳材料的设计制备

随着钠离子电池产业化的到来，对碳负极材料的需求量将急剧增加，亟需开发具有低成本、高性能、工艺简单的钠离子电池用软碳负极材料。

在钠电池领域，软碳通常是指在2800℃以上容易石墨化的碳材料，其有序度较高。由于软碳层间的范德华力较弱，其碳层在高温下也具有较大的移动能力，容易形成结晶性的石墨，所以又被称为“易石墨化碳”。

软碳的特点

① 晶体结构类似石墨，但石墨微晶层有序程度较低，存在少量褶皱和层错结构，呈现出短程有序-长程无序的堆积特点。短程有序的石墨化微晶结构有利于插层储钠，可提高小电流密度下的比容量。

② 软碳中碳层几乎是平行堆叠，少许的旋转和扭曲创造了储锂和储钠位点。

③ 软碳的碳层排列规整度高于硬碳，具有更高的导电性，因此倍率性能相对较好。

④ 软碳的比表面积及表面缺陷程度较低，能减少对酯类电解液的消耗，有助于提高初始库伦效率。

⑤ 软碳工作电压区间(0.2~1.2 V)远高于产生钠枝晶的电压，安全性较好。

⑥ 从商业化角度来看，软碳价格较低、碳化收率高、安全性好且具有一定的电化学性能，具备商业化的潜力。

制备软碳材料的前驱体主要包括石油化工原料及其下游产品，如煤、沥青、石油焦等。以石油焦制备的软碳材料，其曲线呈斜坡状，储钠比容量非常有限，所以需要开发其他高性能的软碳材料应用于钠离子电池。

为了提升软碳的可逆储钠容量，可以对软碳的微观结构进行修饰，例如扩大石墨微晶层间距或者构造微孔结构，从而有效抑制体积变化，还可以为Na⁺扩散提供路径，提高倍率性能与库伦效率。

近年来，基于沥青、无烟煤等的软碳材料已经应用于钠离子电池中，其可逆比容量能够达到200 mAh g^-1以上，具有较好的循环稳定性。

针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于10月25-26日在东莞举办第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛。届时，湖南大学副教授韩飞将作题为《钠离子电池用高性价比软碳材料的设计制备》的报告。报告围绕当前钠电用碳材料的技术研发和产业化布局而展开，分析总结软碳材料在钠电领域的优劣势以及应用现状，将重点介绍沥青基软碳材料、沥青软碳/高分子硬碳复合材料、煤基软碳材料的结构设计、性质调控以及电化学性能，加快软碳材料的产业化推进，促进钠电池的健康发展。

专家简介：

韩飞，湖南大学副教授，博士生导师，湖湘青年英才，新加坡国立大学博士后，斯坦福大学研究助理，从事功能型碳素材料的研究工作，在Angew. Chem.、Adv. Funct. Mater.、Energy Storage Mater. 等国内外权威刊物上发表学术论文50余篇，授权发明专利10余项，主持了国家自然科学基金、湖南省人才创新计划项目、湖南省重点研发计划、长沙市科技计划项目等多项重要科研项目，获得中国复合材料学会科技进步二等奖（2021年）。

参考来源：

吴权等. 钠离子电池碳负极材料的研究进展

戚钰若等. 钠离子储能电池电极材料研究

刘金玉等. 钠离子电池负极材料的研究现状及展望

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第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛

作为锂离子电池关键材料之一，负极材料对锂离子电池的最终性能起着至关重要的作用。高能量密度、高功率密度动力锂离子电池的性能优化需要依托于负极材料的技术创新突破，因此高性能负极材料成为目前锂离子电池的研究热点之一。石墨负极因其自身的优势长期主导着负极材料市场，但随着整个市场对高能量密度和长循环稳定性的负极材料需求的提升，硅基负极、金属氧化物和硫化物负极、金属锂负极等多种新型负极材料的研发正如火如荼地进行，并展现出良好的应用前景。

为加快锂电负极材料行业的发展，我们诚邀产业链上下游知名专家与大型企业共聚于此， 针对各类负极材料的产业化技术与国内外市场状况，中国粉体网将于2023年10月25-26日（24日签到）在东莞举办“第二届先进负极材料技术与产业高峰论坛”，旨在为负极材料产业链上中下游企业搭建深度交流的平台，开展产、学、研合作，助推负极材料行业持续健康发展。

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