生物炭新材料可以作为硬碳负极材料的原材料

硬碳前驱体原材料来源丰富,前驱体选择和工艺技术积累将构筑核心门槛。硬碳前驱体原材料的选择性较多,选择时需综合考虑原料供应难易程度、成本、性 能等标准,不同材料的制备工艺存在差异。在选材时,需要综合考量原料可获得 度、原料供应量、储存与运输方便程度、纯化过程是否存在难题等方面。同时也 需要关注所生产出的硬碳的性能情况,如容量损失度、循环性能与首次库伦效率 等。不同前驱体材料生产出的硬碳产品具有显著的电化学性能差异,研究发现,生物炭材料可以作为硬碳负极材料的原材料。

生物质前驱体原料主要有椰壳、秸秆、毛竹、核桃壳、糖、淀粉等;

生物质前驱体有望为技术研发带来新突破,有助于硬碳材料的产业化加速。

生物质硬碳的制备工艺多样,其中以一步碳化法应用最广。生物质硬碳的制备方法主要有:一步碳化法、活化法、水热法等。一步碳化法通常采用热化学法将 生物质碳在高温缺氧条件下进行热分解,是制备硬碳材料的一种简单方法;活化法是将生物质前驱体与化学试剂以一定比例混合,在高温下反应,从而得到含多 孔结构和元素掺杂的生物质衍生碳材料;水热法是指在密封压力容器中将溶剂和 生物质前驱体混合,通过高温反应来制备硬碳。另外还有模板法,得到不同结构 类型的碳材料,如碳纳米片、层状多孔碳块和硬碳微球等。

生物质路线研究和发展的首要难题是前驱体的筛选和确定,这将关系到原材料的供应难度和所生产出的硬碳材料的性能。不同的生物质前驱体的分子结构、分 子量存在明显差异,这将直接影响到所制备出的多孔碳的结构和组成,并进一步 影响到硬碳性能。在制备工艺方面,并不存在一种通用的方法可以对不同前驱体 进行加工。因此,生物质路线的首要研究难题是前驱体的筛选和确定。椰壳是目 前产业化最快的硬碳材料,实践表明椰壳作为前驱体生产出的硬碳产品性能理想, 但未来钠电有着广阔的发展前景,仅依赖椰壳碳作为硬碳负极生产的前驱体原料 无法满足需求,原料供应链稳定性不佳,且各方面的成本将会不断攀升。因此, 未来各厂商将不断推进技术升级,发挥各自的优势寻找性价比更加优异的原材料。

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