一种硬碳材料及其制备方法和应用本**技术属于材料领域，尤其涉及一种硬碳材料及其制备方法和应用。技术介绍硬碳材料属于难石墨化的无定形碳材料，由石墨微晶无序化排列形成。不同于石墨材料，锂离子在硬碳材料中的储存机理包含在石墨微晶层间的嵌入-脱出机制和在硬碳材料微孔及表面的吸附-脱附机制，硬碳材料的微观结构对其容量、循环性能和倍率性能都有重要影响。制备硬碳材料的前驱物来源丰富，常见的有糖类、芳香类化合物、脂类化合物以及高分子聚合物等，通过对这些前驱体进行热处理可得到硬碳材料。新型硬碳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。杭州硬碳产品的优势所在
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。
徐州***硬碳硬碳与碳酸丙烯酯（PC）基电解液的兼容性优于石墨。
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。
那在我国，都有哪些锂电负极的企业呢？储能头条收录了整理了12家负极材料企业，详细内容如下：
6、深圳市翔丰华科技股份有限公司深圳翔丰华成立于2009年，主要产品有产品分为天然石墨、人造石墨、硅碳负极等，拥有东莞市翔丰华、福建翔丰华两个子公司，现有产能15000吨/年，主要客户有比亚迪、鹏辉、卓能电池等。2016年负极材料销售约6800吨，营业收入约3.0亿元。2017年上半年负极材料收入约1.5亿元。
7、江西正拓新能源科技股份有限公司江西正拓产品以人造石墨、天然石墨、中间相碳微粒负极材料为主。目前，正拓新能源年产16000吨负极材料，主要客户有深圳华粤宝、中山天贸、宁波维科、比克电池等。2016年公司负极材料实现销售收入1.29亿元，同比增长幅48.99%，利润为1533.6万元。2017年上半年负极材料销售收入8100.2万元，利润1102.8万元。
硬碳是指难以被石墨化的碳，是高分子聚合物的热分解。
北京理工大学吴锋院士团队的吴川教授和白莹教授研究小组与美国阿贡国家实验室陆俊教授（共同通讯）在国际知名期刊AdvancedEnergyMaterials上发表了题为HighCapacityAnodes”的研究论文。该论文采用静电纺丝技术制备磷功能化的硬碳材料，这一材料比表面积低、电压平台也很低，能够得到较高的脱钠容量和能量密度，首周容量高达393.4mAhg-1，100周循环后容量保持率为98.2%。与N相类似，P也能够掺杂到碳中，作为给电子体使费米能级向导带偏移，但其原子半径明显大于N，很难实现真正意义上的掺杂即P很难进入并占据石墨的晶格位点，事实上，P更倾向于与C或O成键。在之前的研究中，美国俄勒冈州立大学的纪秀磊等曾采用传统的蔗糖燃烧法合成P掺杂的硬碳（并证实P是以POx的形式存在。吴锋团队在Adv.EnergyMater.的这项工作中采用静电纺丝法制备前驱体，再经过高温煅烧得到硬碳材料，这一方法保证了P混入的均匀性并得到特殊的类“蜂窝煤”形貌；为深入理解磷功能化硬碳材料的储钠机理，研究团队还基于密度泛函理论（DFT），采用***性原理计算了P对Na的吸附能以及态密度（DOS），表明磷功能化硬碳材料表现出的超高比容量主要是由于磷在石墨层间形成的P=O和P-C键增强了Na的吸附。
低于 800 ℃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 。原装硬碳价格优惠
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。杭州硬碳产品的优势所在
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。
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