锂电池硬碳负极材料的倍率性能被低估
科研思路分析
1.半电池在钠离子电池电极材料的评价中，并未受到过多的质疑。而本研究指出了半电池体系在对钠离子电池电极材料，尤其是对于硬碳材料评价中的天然缺点。这一发现对未来硬碳材料在钠离子电池中的研究具有指导意义。更为重要的是，该研究揭示了硬碳材料自身的高倍率性能，必将促进其未来的商业化。
2.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。
硬碳可逆比容量比石墨高，一般为500-700 mAh/g。常州硬碳量大从优
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。 连云港硬碳生产厂家具有比容量高、倍率性能好等特性，同时具有优异的倍率和循环性能以及低温特性。
锂电池硬碳负极材料在新能源车领域的应用，硬碳（HardCarbon）是指石墨化碳，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。
简单估算，一辆日产LeafEV需要的锂电池（24kWh）相当于4400多部苹果iPhone5手机的锂电池（3。8V／1434mAh，约合5。45Wh），即使一辆配备2。4kWh锂电池的混合动力车（HEV）也需要440部iPhone5锂电池。因此，电动汽车（EV）和混合动力车等动力锂电池市场对那些**的负极材料企业非常具有吸引力。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。资料显示，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，日产风雅HEV锂电池。这些动力锂电池的单位重量输出密度均高达3550～4000W／kg，比原来镍氢电池（Ni－MH）的约1200W／kg提高到了3倍以上。
中国的杉杉科技等企业也在积极开发用于HEV的硬碳负极材料产品并有所成就。据杉杉科技介绍，其硬碳材料产品（HCP）采用推荐的沥青原料，与添加剂混合进行交联处理等工序，前驱体经高温炭化制得具有难石墨化性的硬碳材料。反应机理是：对多组分的沥青芳烃混合物进行交联处理，低分子的芳烃在热化学反应条件下，连接成高分子的稠环聚合体，进一步碳化促进了细孔发达，得到碳平面网格结构的硬碳材料。
技术在线2012年01月31日报道，日本住友电木开发出了用于高输出用途锂离子充电电池负极的硬碳材料（见图2）。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料，已经被HEV动力锂电池厂商所采用，将从2012年春季开始在住友电木的子公司秋田住友电木量产。住友电木此次开发的硬碳的晶粒特点是：粒径为数μm，结晶间距离约为4埃（4×10-10m），大于石墨的约3.4埃。凝固后作为负极使用时，便于锂离子进出，在-20℃的低温环境下与石墨相比可将单元电阻降低20～30%。之前，我们并没有听说住友电木在开发负极材料市场，这是一个野心勃勃的新进者。硬碳是指难以被石墨化的碳，是高分子聚合物的热分解。
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，特别是针对车用动力锂离子电池领域，硬炭材料有其独特的优势。硬炭的微孔结构有利于锂离子的运动，可以快出快充，对功率型应用十分有利。锂离子电池负极材料在很多的程度上决定了电池的安全性、循环寿命和能量密度，因此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。
硬炭是指难石墨化碳，是一类以高分子聚合物为前驱体经高温热解得到的碳材料，一般是在1000℃左右热解树脂制备得到，这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化。硬炭可逆比容量比石墨高，一般为500-700mAh/g。常见的硬炭有树脂碳（如酚醛树脂和聚糠醇等）、有机聚合物热解碳（如PFA、PVC、PVDF和PAN等）和炭黑等。与石墨相比，硬炭具有更大的层间距和更丰富的孔隙结构（图1），具有较好的低温倍率性能和优异的电解液兼容性，使其成为动力电池相当有潜力的负极材料。硬炭良好的倍率性能使得它在电动车以及混合电动车上面受到了关注和小范围的使用。
碳材料是一种新型的负极材料，与石墨相比，硬碳具有各向同性的结构特征，层间距比较大。高质量硬碳诚信经营
无记忆效应等众多优点。常州硬碳量大从优
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，在2013年构筑起年产1,000吨的生产体制。此次共同开展业务，是由可乐丽向吴羽提起的。
据介绍，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“CarbotoronP”业务（由吴羽化工与伊藤忠商事合资组建的负极材料企业KBMJ具体运作，KBMJ成立于2011年06月），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。
常州硬碳量大从优
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