中国粉体网讯 随着全球对可再生能源和储能技术的需求日益增长，钠离子电池作为锂离子电池、铅酸电池的潜在替代品，因其资源丰富、成本较低、性能优异而备受关注。
钠离子电池负极材料起着负载钠离子的重要作用，是钠电池的核心构成材料，直接影响到电池的能量密度、循环性能、首次库仑效率等性能。与其他负极材料相比，硬炭因其低钠储存电位、高容量、原材料广泛和环境友好等特性，被业界视为是最有前途的钠离子电池负极。
硬炭材料具有无定形和微晶混合的结构，与石墨化碳不同，其微观结构具有无序分布的类石墨层片、丰富的边缘和表面缺陷以及独特的纳米孔洞结构。这些特性为钠离子提供了更多的嵌入/脱嵌位点，从而提高了材料的比容量和循环稳定性。此外，硬炭材料还表现出良好的导电性、高储钠能力、钠嵌入时的低体积膨胀、环保性和较低的氧化还原电位等优势。
目前钠离子电池常用的硬炭前驱体主要可以分为三类：树脂基（酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇等）、沥青基（煤焦油沥青、石油沥青、天然沥青等）、生物质基（纤维素、木质素、淀粉等），其核心制造工艺是碳化。
树脂基类前驱体：最常见的是酚醛树脂前驱体，所得到的硬炭产品均一度较好，纯度也较高，具有优异的循环性能、更高的可逆比容量及更好的倍率性能，产品一般呈球形颗粒，且因为原料可控，工艺的设计性较强。然而其成本是最高的。
沥青基类前驱体：前驱体来源虽然非常广泛，且价格低廉，煤系沥青和油系沥青均可使用，但其不足之处在于沥青里的挥发成分较多，需要额外的尾气处理，增加成本支出，且目前工艺尚不成熟，产品的容量较低。
生物质基类前驱体：生物质前驱体由于来源广泛、价格低廉、绿色环保，而且其本身就具有丰富的杂原子和独特的微观结构。常见的生物质包括木质纤维素类（乔木类、秸秆类、干质果壳类）和多糖淀粉类（种子类）等，椰子壳和秸秆则是其中较为典型的两种生物质材料。
从生物质基、酚醛树脂基、沥青基三种技术路线来看，生物质基路线产出的硬炭性能适中，批量稳定性一致性更高。从原料规模化生产优势来看，淀粉、竹基、硬木物料来源广泛，成本更低，这些生物质前驱体路线更适合大规模、批量化生产，目前为主要生产企业的选择。
国科炭美新材料（湖州）有限公司，是一家致力于碳基储能材料解决方案的创新型企业，集研发、生产和销售一体化，位于浙江省湖州市长兴县。在硬炭负极材料的研发上，国科炭美已具备生物质、煤、沥青三种技术路线的能力，其开发的硬炭材料具有高容量、高倍率性能、长寿命、低成本等优点。通过不断的技术创新和实践积累，国科炭美成功推出了包括GHC-C300常规型、GHC-B280低成本型、GHC-C300A功率型等多款适用于不同应用场景的钠电硬炭负极产品。
2024年10月29-31日在上海跨国采购会展中心，由北京粉体技术协会与柏德英思展览(上海)有限公司联合主办2024第二届钠离子电池材料技术研讨会。届时，来自中科炭美(湖州)有限公司的孔庆强总经理将作题为《钠电硬炭研发与产业化》的报告。报告重点从性能对比、制备路径选择、应用场景等进行阐述，认为随着技术的不断进步和市场的不断扩大，煤/沥青基硬炭材料有望在钠离子电池领域发挥更加重要的作用，从而进一步推动钠离子电池技术的商业化进程。
专家简介：
孔庆强，男，1988年生，博士、副研究员，国科炭美新材料（湖州）有限公司法定代表人、总经理。长期从事先进炭材料（石墨烯、硬炭、多孔炭等）的制备及其应用探索，具备丰富的工程化、产业化经验。曾主持或参与国家自然科学青年基金、中科院知识创新工程领域前沿项目及山西省科技重大专项等项目，发表论文20余篇，申请专利24项（授权12项），获得山西省自然科学一等奖、中国产学研合作一等奖、中国化工学会技术发明二等奖等。
参考来源：国科炭美CARMERY、殷秀平等《钠离子电池硬炭基负极材料的研究进展》等
（中国粉体网编辑整理/乔木）
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