中國科學(xué)院物理研究所李云明博士生、胡勇勝研究員等利用水熱方法得到了一種硬碳微球，接著又利用棉花作為前驅(qū)體通過一步碳化法得到了一種硬碳微管，雖然硬碳具有優(yōu)異的儲鈉性能，但是其高昂成本限制了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。接著他們提出在軟碳前驅(qū)體瀝青中加入第二相例如硬碳前驅(qū)體，利用二者之間的相互作用得到了一種無序度較高的非晶碳材料，并且這種復(fù)合前驅(qū)體具有較高的產(chǎn)碳率(60%左右)，作為鈉離子電池的負(fù)極材料，其展現(xiàn)了高達(dá)250 mAh/g的比容量、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。
最近，他們在鈉離子電池碳基負(fù)極材料上取得了突破，采用成本更加低廉的無煙煤作為前驅(qū)體，通過簡單的粉碎和一步碳化得到了一種具有優(yōu)異儲鈉性能的碳負(fù)極材料。裂解無煙煤得到的是一種軟碳材料，但不同于來自于瀝青的軟碳材料，在1600 °C以下仍具有較高的無序度，產(chǎn)碳率高達(dá)90%，儲鈉容量達(dá)到220 mAh/g，循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異。最重要的是在所有的碳基負(fù)極材料中具有最高的性價比。其應(yīng)用前景也在軟包電池中得以驗證，以其作為負(fù)極和Cu基層狀氧化物作為正極制作的軟包電池的能量密度達(dá)到100 Wh/kg，在1 C 充放電倍率下容量保持率為80%，－20 ℃下放電容量為室溫的86%，循環(huán)穩(wěn)定，并通過了一系列適于鋰離子電池的安全試驗。低成本鈉離子電池的開發(fā)成功將有望率先應(yīng)用于低速電動車，實現(xiàn)低速電動車的無鉛化，隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟，將推廣到通訊基站、家庭儲能、電網(wǎng)儲能等領(lǐng)域。
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