硬炭是一种钠离子电池负极质料。它由种种前驱体包括糖类、聚合物以及生物质等在高温下炭化制备而成。硬炭的性能不但与制备方法有关
，并且很洪流平上取决于所用前驱体的性子。研究职员通过调理前驱体中氧元素含量实现了对硬炭微观结构的调控。

你能想象吗？通过化学反应
，淀粉或允许以成为电池的一部分。克日
，中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员向导的科研团队
，使用酯化改性后的淀粉
，通过低温氢气还原和高温碳化反应制备了钠离子电池负极质料——硬炭
，相关论文揭晓于储能领域顶级期刊《储能质料》。

需要研发储钠效率更高且廉价稳固的负极质料

当下
，锂离子电池险些充满了可充电电池市场。而我国现在用于制备锂离子电池的锂资源主要依赖于入口
，本钱较高。与之相比
，钠资源漫衍普遍
，本钱低
，且钠离子电池崎岖温性能优异
，清静性也越发稳固
，因此钠离子电池系统一直获得关注。

陈成猛先容
，随着钠离子电池系统的一直完善以及学术界和工业界的起劲互动
，钠离子电池有望在新能源汽车、大规模储能以及储能电网等多个领域中获得应用
，是一种很有市场远景的新手艺。

而硬炭作为一种新型负极质料
，被以为是最具有商业化潜力的钠离子电池负极质料。它由类石墨的微晶结构和启齿的角状微晶组成
，这种奇异的微晶结构不但可以提供富厚的储钠位点
，并且其稳固的骨架结构以及较低的事情电势同样使它备受关注。

然而
，科研职员发明钠离子电池在现实应用中保存一定阻碍
，其中硬炭电极的比容量和首次库伦效率普遍较低
，严重限制了钠离子电池整体电化学性能的施展。因此需要研发储钠效率更高且廉价稳固的负极质料。

为进一步提高硬炭的储钠性能
，普遍的解决计划是对硬炭外貌举行包覆、修饰、杂原子掺杂
，或者高温炭化来调控其微观结构。但制备要领的高能耗、高重大性以及掺杂炭质料的高事情电势需要进一步优化。

通过氧元素含量的转变实现对硬炭微观结构调控

陈成猛先容
，硬炭是由种种前驱体包括糖类、聚合物以及生物质等在高温下炭化制备而成的。在研究历程中
，陈成猛科研团队发明硬炭的性能不但与制备方法有关
，并且很洪流平上取决于所用前驱体的性子。

“制备硬炭的前驱体一样平常是具有热固性的树脂、聚合物以及生物质等。除碳以外
，氧是众多前驱体中保存最多的元素
，并且在高温热解及炭化历程中一直被释放。”因此
，陈成猛体现
，前驱体中氧含量的几多将会影响其热解历程以及最终硬炭的微观结构。

凭证这一设想
，陈成猛科研团队使用低温氢气还原战略对酯化淀粉质料举行预处置惩罚
，通过改变反应温度来调理反应产品前驱体中氧元素含量。随后
，他们又对差别反应温度下的样品进一步高温炭化
，制备了硬炭
，也就是通过氧元素含量的转变实现了对最终产品——硬炭的微观结构调控。

为研究差别的氢气还原反应温度对最终质料结构的影响
，科研职员选择了多个还原温度睁开试验
，有力证实了氧元素含量对硬炭性能的影响。

只管现在的研究效果为后续举行高性能硬炭的开发涤讪了优异的基础
，但同时陈成猛也提到
，硬炭受差别前驱体和制备条件的影响
，着实际结构十分重大
，很难构建一个通用模子。

陈成猛体现
，下一步团队还会从原质料出发
，构建硬炭的结构模子
，搭建响应的数据库
，并针对特定应用场景举行硬炭的开发
，例如高功率、超低温以及高温等。