纸浆纤维衍生硬炭负极

高容量低成本

解构木质硬炭结构-性能关系，通过调控热解温度获得高容量钠电负极活性炭。

Haohao, Pan · Yuhang, Hua · Tianyu, Zhao · Zhenzhou, Yan · Shu, Wei · Na, Han · 史景利 · 宋燕 · 马昌

Biomass and Bioenergy 2027

具体参数

可逆比容量（0.1C）

299.9 mAh g⁻¹

可逆比容量（10C）

171.2 mAh g⁻¹

容量保持率（200次循环，2C）

86.4 %

层间距 d002

0.363 nm

闭孔体积

0.215 cm³ g⁻¹

技术优势

容量可调，性能可控

通过改变碳化温度可以调控闭孔体积从0.044增至0.249 cm³ g⁻¹，从而控制低压平台容量，实现容量与倍率性能的平衡。

高压实密度

1500°C样品具有较高的闭孔体积（0.215 cm³ g⁻¹）和合适的层间距（0.363 nm），有利于钠离子在低电压下的填充存储，提升体积能量密度。

成本低，原料可再生

使用软木纸浆纤维作为前驱体，来源丰富、价格低廉，且属于生物质可再生资源，可降低钠离子电池负极的制造成本。

应用场景

• 钠离子电池：提供低成本高容量硬炭负极，替代合成石墨或软炭，兼顾倍率与循环稳定性。
• 储能系统：生物质原料来源广，可大规模制备，用于电网级储能的低成本钠离子电池负极。
• 生物质衍生碳材料：采用纸浆纤维废弃生物质，通过高温碳化转化为高性能硬炭，实现废物高值化利用。
• 纳米结构碳：通过调控闭孔纳米结构和层间距，在纳米尺度上优化钠离子吸附/填充行为。