钠离子电池硬碳负极材料面临的问题及解决方法- 大数跨境

钠捷能源

2023-09-11

导读：硬碳因来源广泛、性能优异而易于实现商业化应用，但仍面临着首次库仑效率低、倍率性能差等问题。

硬碳因来源广泛、性能优异而易于实现商业化应用，但仍面临着首次库仑效率低、倍率性能差等问题。

硬碳具有大的比表面积和大量缺陷，从而造成低的首次库仑效率。

而首次库仑效率低反映了电池在首次充放电过程中发生了大量的不可逆反应，其中主要包括再循环过程中电解液分解形成电解质界面膜(SEI)对部分钠离子的消耗和由高比表面积、孔隙、缺陷和官能团引起的其他不可逆反应的结果。

在半电池中，钠的含量是过量的，无需担心钠的消耗，在全电池中，钠含量的消耗直接影响电池的容量。

因此，减小硬碳负极材料的比表面积、减少缺陷及闭合部分孔隙是提高首次库仑效率的关键所在。

倍率性能反映出负极材料内部动力学性能，其中包括电子的导电性和离子的扩散速率。

普遍认为，相对于钠离子在硬碳材料层间的脱嵌，在材料表面缺陷的吸/脱附相对来说更容易。

同时，增大层间距亦有利于钠离子的脱嵌。

丰富的缺陷及较大的层间距都有利于硬碳倍率性能的提升。

针对硬碳材料所面临的问题及结合硬碳储钠机理可以看出，合理控制硬碳负极材料缺陷和层间距及减小表面积是提升材料化学性能的有效措施。

01方法一

杂原子掺杂是研究较多也是较成熟的一种控制缺陷及层间距的方法。可以通过N、P、S、O等原子掺杂为材料提供表面缺陷及提高导电性，从而提高其倍率性能及比容量。

02方法二

除此之外，高碳化温度可提高碳基负极材料石墨化程度，即碳化温度增加，样品缺陷浓度随之减少。因此，控制碳化温度不乏是一种较简单制备高性能硬碳的方法。

【声明】内容源于网络

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公司致力于基于钠离子电池和新型锂离子为主的新一代电池的智慧能源解决方案以及储能电站的投资、建设、运营。

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