亿纬锂能申请硬碳负极专利，和石墨负极相比有何优势？
亿纬锂能申请硬碳负极专利，和石墨负极相比有何优势？
随着新能源汽车和储能产业的快速发展，电池技术成为推动行业进步的关键因素。在众多电池技术中，钠离子电池因其成本优势和性能潜力而备受关注。作为钠离子电池的核心材料之一，硬碳负极材料因其独特的性能优势而成为研究热点。本文将探讨硬碳负极与传统石墨负极在钠离子电池中的应用对比，以及硬碳负极材料的制备方法和应用前景。
动力电池的负极材料，现如今广泛应用被大众所熟知的就是石墨负极。作为动力电池四大关键材料之一，石墨负极凭借层状结构让锂离子在充电时可以嵌入石墨层之间，以达到储存锂离子的作用；待放电的时候再释放出锂离子，让锂离子从石墨层间脱出。
由于导电性好、比容量高以及成本低等优势，石墨被广泛用作电池负极材料。不过，随着电池企业对新型正极材料电池的开发，也出现了新的负极材料将被用来替代石墨负极。
作为一种新型的电池，钠离子电池的性能和寿命同样受到负极材料的影响。但是相比于锂离子电池使用的非常普遍的石墨负极，钠离子电池却多使用硬碳负极。那么硬碳负极为什么会是钠离子电池负极的首选材料？
什么是硬碳？硬碳是一种具有优异的储能性能和良好导电性的碳材料，是一种优秀的负极材料，广泛应用于电池等领域。同时，硬碳材料通过与其他材料复合，也可用于高性能全固态电池、钠离子电池等。
根据制作方法，硬碳材料分为天然硬碳和人工合成硬碳两大类。
天然硬碳：天然硬碳指的是经过天然作用形成的碳材料，如天然气水合物、煤、木材等。这些天然硬碳的负极材料性能不稳定，不适合于大规模应用。
人工合成硬碳：是使用较多的一类负极材料，其优点在于制备的材料结构和性能比较稳定，能够满足工业生产的要求。其制备方法包括沥青制备法、生物质制备法、有机高分子聚合物制备法等。
那么为什么硬碳是钠离子电池负极材料的首选？
钠离子电池与锂离子电池的工作原理相似，同样是由正极、负极、电解液、隔膜等组成。在充放电的过程中，钠离子电池负极材料作为电池储钠的主体，实现钠离子的嵌入或脱出，因此负极材料储存钠离子的能力直接影响到钠离子电池的容量，负极材料的选择对钠离子电池性能具有决定性作用。
锂离子电池体系广泛应用的石墨负极，其实和硬碳负极都属于碳基材料体系，碳基负极材料普遍具有出色的导电性，是作为电池负极材料的首要选择。
但是石墨储钠困难，无法用作钠电负极。由于石墨负极层间距仅为 0.3354 纳米，而钠离子相较于锂离子的原子半径大了至少 35%以上，在石墨负极材料中钠离子难以嵌入和脱出。因此锂离子电池中主流运用的石墨负极材料的孔径与层间距无法满足钠离子电池负极的要求。而硬碳负极材料的层间距为0.35~0.5纳米之间，故硬碳负极材料是钠离子电池的首选。
钠离子电池作为不少电池企业押注的下一代电池技术，其主要材料来源丰富有望大幅降低成本，加上实验室数据证明使用硬碳负极的钠离子电池在低温、安全、快充等性能指标方面的表现优于使用石墨负极的锂电子电池，钠离子电池的应用场景和规模将得到快速发展。