硬碳是一类即使在高温下也难以“石墨化”的特殊碳材料。所谓“石墨化”,是指碳原子在高温条件下重新排列,形成规整的层状石墨结构。而硬碳则保持着一种无序的结构——它的内部由杂乱堆叠的石墨微晶、封闭孔隙以及大量缺陷组成,整体形貌犹如一团随意堆叠的弯曲碳片。
这种“无序中的秩序”,恰恰赋予了硬碳独特的电化学性能。与层间距较小、仅适合小尺寸的锂离子嵌入的石墨不同,硬碳的非晶结构提供了更宽松的通道和丰富的纳米孔隙,为体积更大的钠离子提供了理想的“停泊空间”。因此,在钠离子电池中,硬碳成为石墨无法替代的“强硬拍档”。
硬碳通常以生物质(如淀粉、蔗糖)或树脂类物质为前驱体在1000–1500°C的热解制得。得益于其优异的综合性能,硬碳不仅是未来低成本钠离子电池负极的首选材料,也在超级电容器、催化等领域展现出了巨大的应用潜力。(文/葛莹 图/陈思)







