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。
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锂电池硬碳负极材料:锂电池的化成的两个主要作用
一|、是使电池中活性物质借助于***次充电转化成具有正常电化学作用的物质;
二、是使电极主要是负极构成有效的钝化膜或SEI膜，为了使负极碳资料外表构成平均的SEI膜，通常采用阶梯式充放电的办法，在不同的阶段，充放电电流不同，放置的时间也不同，应依据所用的资料和工艺道路详细控制，通常化成时间控制在24h左右。
负极外表的钝化膜在锂电池的电化学反响中，关于电池的稳定性扮演着重要的角色。因而电池制造商除将资料及制造过程列为秘密外，化成条件也被列为各公司制造电池的重要秘密。电池化成期间，**初的几次充放电会由于电池的不可逆反响使得电池的放电容量在初期会有减少。待电池电化学状态稳定后，电池容量即趋稳定。因而，有些化成程序包含屡次充放电循环以到达稳定电池的目的。这就请求电池检测设备可提供多个工步设置和循环设置。以BS9088设备为例，可设置64个工步参数，并**多可设置256个循环且循环方式不限;能够先停止小电流充放循环，然后再停止大电流充放循环，反之亦可。
销售硬碳价格优惠使其成为动力电池相当有潜力的负极材料。
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。
从上世纪70年代后期，全球对蓄电池的需求日益增加，80年代中期，对具有高能量密度的蓄电池的需求越来越旺盛。在这样的背景下，镍氢电池和锂电池在90年代初期应运而生。然而，金属**物太重了，锂看起来很有前景。但是，金属锂正极在循环性能和安全问题等方面有缺点。从而，科学家开始尝试锂/碳合金，阴极锂看起来可行。
1991年，索尼在世界上首先将锂电池推向市场，软碳被用作负极的活性物质，但软碳存在循环性能恶化等问题。于是，为提高能量密度，科学家们开始采用硬碳代替软碳。硬碳锂离子电池在能量密度上有些落后于石墨电池。但它在循环寿命、漏极能力、对快速充电的可容许性等性能上超过了后者。而这些性能对于混合动力汽车直观重要，许多汽车制造商正尝试在混合动力汽车上采用硬碳锂离子电池。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。
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。
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硬碳以其无规排序所具有的较高容量 、低造价和优良循环性能引起了人们的极大兴趣。正规硬碳服务至上
锂电池硬碳负极材料的倍率性能被低估
风能、太阳能等可再生能源的充分利用依赖于低成本大型储能技术的发展。钠离子电池和锂离子电池具有相似的原理及生产流程，，近年来得到了关注。无论是锂离子电池还是钠离子电池，倍率性能都是评价其性能的关键指标。目前，钠离子电池正极材料的研发已经取得了重要进展。然而，对于负极而言，应用于锂离子电池中的石墨负极在钠离子电池中没有电化学性能。
硬碳材料，也被称为不可石墨化无定形碳，是目前众多负极材料中综合性能比较好的。由于该材料具有较高的容量、稳定的循环性能以及前驱体取材，将在未来钠离子电池商业化中起到重要的作用。近年来，随着不同前驱体、不同结构以及掺杂等技术的研究，硬碳负极材料的性能得到了进一步的提升。
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