锂电池定制16年-动力锂电池系统解决方案商

 

钠离子电池作为一种新型的储能技术，阳极材料的选择对电池的性能和寿命至关重要。在阳极材料的选择中，硬质碳阳极和石墨阳极是两种常用材料。本文比较了硬质碳阳极和石墨阳极的优点，分析了它们在钠电池中的适用性。

 

硬质碳阳极的优点

硬质碳阳极是一种通过高温热解生产的碳材料，由于其开孔结构、高比表面积和良好的导电性，在电池中得到了广泛的应用。与石墨阳极相比，硬碳阳极的主要优点包括以下几点：

 

比容量更高

硬碳阳极具有更高的比容量，即每单位质量的材料可以储存更多的钠离子。这一特性允许硬碳阳极在相同体积中存储更多电荷，从而提高电池的能量密度。

更好的循环稳定性

由于硬碳的开孔结构可以容纳更多的钠离子，因此在充电/放电过程中电极的膨胀/收缩更加均匀，从而提高了硬碳阳极的循环稳定性和寿命。

更低的成本

与石墨相比，硬碳阳极的生产成本更低，原料更容易获得，这使得硬碳阳极在钠电池的生产中成本更低，市场竞争力更强。

 

 

石墨阳极的优点

石墨是一种天然碳材料，由于其高导电性和高化学稳定性，也被广泛用于电池。与硬质碳阳极相比，石墨阳极的主要优点包括：

 

比电导率更高

石墨具有更高的比电导率，可以更快地传输电荷，这意味着石墨阳极可以支持更高的充电速率和更快的充电/放电响应，从而增加钠电池的输出功率。

更好的物理稳定性

与硬质碳阳极相比，石墨阳极具有更好的物理强度和稳定性，因此不易变形和碎裂，从而提高了电池的安全性和使用寿命。

 

硬质碳阳极与石墨阳极——哪一种更适合钠电池？

总的来说，硬碳阳极和石墨阳极都有其独特的优势，因此选择哪种材料作为钠电池的阳极需要考虑多个因素。一般来说，如果需要更高的能量密度和更好的循环稳定性，则硬碳阳极更合适。如果需要更高的输出功率和更好的物理稳定性，石墨阳极更合适。

此外，还需要考虑材料成本和可持续性等因素。如前所述，硬碳阳极的生产成本更低，原料更容易获得，因此在生产过程中更具可持续性。因此，在一些追求低成本和可持续性的应用场景中，硬碳阳极可能更有优势。

需要指出的是，硬碳阳极和石墨阳极的选择并不是非此即彼的关系，而是需要根据具体的应用场景和需求进行综合考虑。例如，在一些要求苛刻的应用中，硬碳阳极可以与石墨阳极结合，以实现更好的电池性能。

 

硬质碳阳极合成工艺简介

与锂离子高尔夫球车电池、锂离子摩托车电池等锂离子电池的合成阳极材料石墨不同，硬碳阳极的合成需要经过芳构化、缩聚、石墨层形成、石墨层生长、片状生长堆叠等过程。

人造石墨主要使用针状焦、石油焦、沥青等化工原料。在碳化过程中，这些原料可以在较宽的温度范围内以熔融状态出现，从而使碳层重新排列，形成长程有序的片状结构。

用于硬碳阳极的有机前体大多具有含有氧、硫和氮等基团的支链结构。在碳化过程中，交联形成新的网络结构，不利于碳层的重排，因此不可能形成长程有序的石墨片结构。用于硬碳阳极的前驱体原料主要是生物质、树脂和聚合物前驱体。

 

 

硬质碳阳极的各种工艺路线

目前，常用的硬质碳阳极前驱体主要是生物基聚合物材料，如毛竹、椰子壳、淀粉、核桃壳等。同时，也可以使用无烟煤、沥青、酚醛树脂等化学原料。

不同前驱体得到的硬质碳阳极产品性能差异显著，原料来源不同，成本结构也有显著差异。硬碳阳极工艺是多通道并行的，阳极公司各显神通。

Kuraray使用的硬碳阳极前体是椰子壳，一种生物质材料。中国传统十大阳极生产商BTR、杉杉、新华、深科的硬碳阳极工艺包括生物基材料、树脂基材料和沥青基材料，实现了系统的专利布局。

BEST GRAPHIET是一家以Kuraray为基准的硬碳阳极公司，专注于从葡萄糖、淀粉、木质素和椰子壳等生物质材料中制备硬碳材料。袁立使用的原料有：竹子、椰子壳和稻壳。SQ集团使用吸管。

 

主流硬质碳阳极前驱体的利弊比较

椰子壳生物质材料是最早工业化的硬质碳阳极前驱体之一。这种材料在自然界中广泛存在，杂质较少，本身强度较高，可以为硬质碳阳极产品带来稳定的结构。然而，中国目前生产硬碳阳极的椰子壳原料供应不足，需要依赖进口。