到目前为止，主要的PIBs负极材料包括：碳基材料、Mxene、金属基材料、磷化物、硒化物和硫化物等。其中，碳基材料因其高导电性和化学稳定性而备受关注。此外，增加碳材料的层间距可以使其有效地缓冲体积膨胀并容纳更多的K。研究结果表明，杂原子（N、O、P、S、F等）掺杂可以有效调节碳材料的层间距。此外，杂原子掺杂（特别是多组分掺杂）或微/介孔可以产生大量的缺点，***增加电化学活性位点，从而提高碳材料的容量。近年来，已有不少研究者制备了杂原子掺杂的碳材料，并将其用作PIBs负极材料。但是，目前所报道的制备方法相对复杂且规模较小，严重限制了其商业化应用。设计低成本、可简单且大规模制备、环境友好且具有较高容量和优异循环性能的硬碳材料是加速PIBs商业化应用的关键。
在锂离子的嵌入过程中自由能变化小 , 反应高度可逆。性能优良硬碳
可乐丽拥有利用植物原料制造活性炭的技术，同时还在推进研发可用于锂离子充电电池的硬碳。不过，由于在电池材料方面缺乏经验，而且即使投产也没有针对电池厂商的销售网络，因此可乐丽在2011年初主动向已经开展硬碳业务的吴羽“抛出了合作的橄榄枝”。另一方面，虽然吴羽已经面向锂离子充电电池负极材料开展了以石油为原料的沥青类硬碳“Carbotoron P”业务，但一直没有涉足以植物为原料的硬碳业务。该公司期望采用植物原料后，“能够提供低成本产品，以及与以石油为原料的硬碳具有不同特性的产品”。吴羽化工希望今后在动力锂电池负极材料市场上获得20%的份额。
Bio Carbotoron的生产工厂将在可乐丽化学位于日本冈山县备前市的生产基地内投资15～20亿日元建设。计划在2015年之前引进具备3,000吨年产能的生产设备，确立可年产4,000吨Bio Carbotoron的体制。原料“有望采用压榨棕榈油后剩下的油棕榈渣”（可乐丽化学**董事社长岩胁伸夫）。
正规硬碳原理1000 ℃左右处理的含单碳层及大量纳米微孔的硬碳, 可逆容量 500 ～ 700mA h/ g 之间。
此外，日本吴羽化工于2011年12月14日宣布，已与可乐丽（Kuraray）就共同开展锂离子充电电池负极材料业务达成协议。吴羽将和可乐丽旗下的可乐丽化学合资成立采用植物原料的硬碳“BioCarbotoron”制造子公司，BioCarbotoron的生产工厂将在可乐丽化学位于日本冈山县备前市的生产基地内投资15～20亿日元建设。
双方计划在2013年构筑起年产1,000吨硬碳负极的生产装置，并在2015年之前再引进具备年产3,000吨硬碳负极的生产设备，以达成可年产4,000吨硬碳负极的装置。原料有望采用压榨棕榈油后剩下的油棕榈渣。吴羽目前在福岛县磐城市已建成了年产1,000吨硬碳负极的生产线，并计划在2015年之前将产能扩充至4,000吨。因此，2015年可以供应**多8,000吨/年的锂离子电池用硬碳。
采用人造石墨（CAG-3，杉杉科技）和硬碳（LN-0001，日立化成）制作负极片，将石墨（或石墨与硬碳的混合物）、SuperP（导电剂）和PVDF（粘结剂）按照85∶10∶5的质量比称取并放于研钵中，加入NMP(电池级)搅拌并混合均匀，然后涂布于铜箔上压制成极片，放置于真空干燥箱中抽真空干燥6h，烘干后裁成直径12mm的圆片制成电极，对电极为金属锂片，隔膜型号为Celgard2325，制作2032扣式半电池并进行电性能测试。扣式电池电解液配方为EC/DMC/EMC(1∶1∶1)。全电池制备采用复合负极材料，正极使用磷酸铁锂，制作3Ah电池并测试其性能。
硬炭可逆比容量比石墨高，一般为500-700 mAh/g。
长期以来，学术界对于硬碳材料在钠离子电池中的低倍率性能几乎达成共识，并认为这是由材料自身的结构决定的。学术界采用半电池体系对电极材料进行评价，该方法在硬碳材料的评价上并未受到质疑。然而，我们在前期对于钠离子电池的一些研究中发现，在半电池体系中，钠片作为对电极在高电流下的极化现象。考虑到硬碳材料接近钠金属标准氧化电位的低电压充放电平台，我们假想半电池中钠片的过电位会掩盖硬碳材料的高倍率性能。因此，我们采用了三电极体系对硬碳材料进行了评价。
可乐丽拥有利用植物原料制造活性炭的技术，同时还在推进研发可用于锂离子充电电池的硬碳。正规硬碳原理
硬碳：锂离子扩散快。性能优良硬碳
而SchonfelderHH等口石也发现，由磷掺杂过的硬碳材料可以降低硬碳层间的距离并增加硬碳中晶相的大小。硬碳中微孔的数目会有所减少并且微孔会逐渐变大。**终其容量可达550mAh/g,***充放电效率为83%。说明磷原子与碳层间形成的共价键对硬碳有软化效果。
尹鸽平等口8〕还将热固性酚醛树脂与H3BO3溶解并混合制得含硼酚醛树脂，经进一步炭化制成掺硼硬碳材料。充放电结果表明，硼的掺杂使锂的嵌脱容量明显提高，同时IV以下，锂的脱嵌电位降低，且电位平台有所改善。XRD分析表明，掺硼后，硬碳的d002明显减小，即碳结构的有序化程度提高。但不可逆容量仍较大，有待改进。电化学交流阻抗分析表明，硼的掺入使反应阻抗降低，双层电容增加，锂的固相扩散系数增大。
性能优良硬碳
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