锂离子电池作为一种新型能源的典型**，有十分明显的优势，它不仅具有能量密度大、无记忆效应、循环寿命长等特点，而且污染小，符合环保要求，已广泛应用于人们的日常生活中，如便携式电子产品、电动汽车、航空航天、储能等领域，成为全球经济发展的一个新热点。
锂离子电池的未来发展方向是高比容量、高充放电效率、高循环性能、高倍率、高安全性和低成本。高容量的主要途径是使用克容量更高的正、负极材料。目前，负极材料主要以石墨类材料为主，制程工艺相对成熟，但受结构特性制约，石墨负极材料克容量逐渐趋于极限值，倍率性能也已不能满足下游产品对电芯日益增长的性能要求；新兴硅负极的体积膨胀及循环稳定性差的问题也未得到有效解决，严重制约了其实际应用，短期内也很难有质的改善。寻找性能更为优良的碳负极材料仍然是锂离子电池研究的重要课题。资源丰富、价格低廉，与电解质溶剂相容性好的新型负极材料将成为未来行业的发力点。
硬碳容量大于常规碳类材料的理论容量，高倍率、循环性能、安全性能优。青岛新型硬碳
锂离子电池的性能优劣与能可逆嵌入、脱嵌锂离子的负极材料的制备息息相关。这类材料要求具有，①在锂离子的嵌入过程中自由能变化小，反应高度可逆;②锂离子在负极材料的固态结构中有高的扩散率;③具有良好的电导率;④优良的热力学稳定性以及与电解质良好的相容性等。目前，研究工作主要集中在碳材料和具有特殊结构的其它含碳化合物。
1990年,Sony公司:幻以石油焦炭作为负极，使锂离子电池的研究进入实用化阶段，从而引发世界范围的研究热潮。目前，在锂离子电池研究中具有实用价值或应用前景的碳材料主要有3类:①加热软碳至2400'C以上得到的高度石墨化的碳材料，可逆嵌锂容量在300mAh/g左右;②低于800'C热解得到的含一定量氢的软碳和硬碳，可逆嵌锂容量600〜900mAh/g；③1000'C左右处理的含单碳层及大量纳米微孔的硬碳，可逆容量500~700mAh/g之间⑶。
上海硬碳厂家实力雄厚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。
现阶段动力锂电池负极材料技术开发主要集中在石墨（暂以人造石墨为主）、硬碳、软碳、钛酸锂、合金类负极材料方面。其中，硬碳（HardCarbon）是指石墨化碳，是高分子聚合物的热分解，具有很高的可逆比容量，一般为500～700mAh。硬碳结构稳定且充放电循环寿命长，且碳锂电位能够高于0.2V，安全性能更好。硬碳的结晶分散，锂离子容易进出，便于增加电池的输出功率，但缺点是存储的锂离子的量较少，因此容量会变小。
结合硬碳材料的特点来看，它相对更适合于重视输出功率的混合动力车（HEV）用动力锂电池的制造。从真锂研究所掌握的资料来看，目前已有不少HEV动力锂电池企业在采用硬碳作为负极材料。如本田（Honda）推出的思域HEV，由BlueEnergy（本田与GS汤浅合资组建的HEV锂电池企业）提供的动力锂电池采用的正负极材料分别是NCM三元材料和硬碳材料。日产风雅HEV锂电池采用的也是硬碳负极材料。这些动力锂电池的单位重量输出密度均高达3,550～4,000W/kg，比原来镍氢电池（Ni-MH）的约1,200W/kg提高到了3倍以上。这里我们就简单介绍一下相关企业硬碳负极材料产品的开发情况和量产情况。
尽管碳基材料在锂离子电池领域已商品化，但石墨材料很难与钠形成石墨层间化合物，文献表明只有使用醚类电解液才能将石墨用作钠电负极。因此，钠离子电池硬碳负极材料成为近年的研究热点。2000年，Stevens和Dahn提出硬碳能够储锂/钠，与储锂机制相似，储钠机制可总结如下：（1）石墨层间的脱嵌，（2）缺点乱层结构的存储，（3）表面的吸附以及（4）纳米孔的填充。基于以上储钠机理，大量研究工作对硬碳材料进行改性以提高其电化学性能，如优化煅烧温度，扩大层间距和增大比表面积。此外，掺杂杂原子（N、S和F等）以加强Na的吸附容量和电子导电性，是提升储钠容量的有效手段。然而，碳负极通常有两个特征，比表面积高且电压平台高，导致极易生成过量的固体电解质界面膜（SEI膜），产生过高不可逆容量并限制了其产业化发展。
在表面形成各种C-H官能团，锂、钠、钾离子能与这些官能团反应。
锂离子电容器是一种应用前景广阔的电化学储能器件.目前,活性炭作为锂离子电容器正极被***使用.然而,锂离子电容器负极却有多种不同选择,如硬碳和软碳等碳材料.本文使用两种具有不同结构和电化学特性的硬碳和软碳材料作为锂离子电容器负极,进行了对比研究.研究表明,软碳相比于硬碳有更好的电子导电性和更高的可逆容量.通过在电流范围0.1~12A·g^-1下进行充放电测试,分别研究了两种碳基电极在不同涂覆厚度下的倍率性能.结果显示,硬碳电极在大电流下有更好的倍率特性.然后,以活性炭为正极,预嵌锂的硬碳和软碳为负极,锂片为锂源和参比电极,分别组装了三电极软包锂离子电容器.根据三电极充放电测试,分别研究了不同预嵌锂量的硬碳和软碳所组装的锂离子电容器的电化学性能.结果表明,合适的负极预嵌锂容量可以提升锂电容的能量密度、功率密度和循环稳定性.***,大容量硬碳和软碳基软包锂离子电容器被分别组装,软碳基锂电容实现了比较高的能量密度21.2Wh·kg^-1(基于整个器件质量),硬碳基锂电容实现比较高的功率密度5.1kW·kg^-1。新型硬炭负极材料的开发将会给锂离子电池材料体系的选择提供了更多的组合。官方授权经销硬碳专业团队
硬炭类负极材料由于其特殊的储锂机理以及优异的安全性、倍率特性和低温性能而备受关注。青岛新型硬碳
硬碳由大量交错堆积的石墨微晶层和丰富的微孔以及缺陷构成，其典型的储钠行为包括明显的高压斜线区域（＞0.1V）和低压平台区域（＜0.1V），表明其嵌钠过程至少具有两种反应机理。尽管文献中对硬碳储钠的机理进行了***的研究，然而没有形成统一的认识，尤其是对于低电压平台区的理解。Dahn在2000年***提出了“CardHouse”模型的储钠机制，他们采用原位小角/广角X射线散射（SAXS/WAXS）研究了层间距和孔结构变化与充放电反应的关系，提出了“插层-填孔”机理，即高压斜线区的容量归为钠离子在碳层间的嵌入与脱出，而低压平台区容量与钠离子在微孔中的填充行为有关。然而，后来研究者通过非原位XRD观测到充放电过程中在低电压平台区存在碳层间距的变化，认为低电压平台区的储钠机理与石墨储锂类似，都是离子在层间的嵌-脱，而斜线区则对应钠离子在硬碳缺陷位点和杂原子上的吸附，应为“吸附-插层”机制。不同于以上两种观点，Tarascon等人采用原位XRD探测了钠离子嵌入硬碳的过程，并未观察到层间距的变化，表明不存在插层行为，认为硬碳储钠过程不包含插层行为，而是“吸附-填孔”机制。
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