硬碳具有稳定性高、用途广泛、成本低、可逆容量高等优点,成为钠离子电池负极材料的热门研究对象。

1、硬碳材料的制备

1）区别于锂离子负极材料石墨的合成，硬碳的合成需要经历芳香化、缩聚、石墨层形成、石墨层生长、片层生长堆叠等历程。采用的有机前驱体多存在含有氧、硫、氮等基团的支链结构，在碳化的过程中交联形成新的网状结构，不利于碳层的重排，因而无法形成长程有序的石墨片层结构。

2）硬碳采用的前驱体原料主要为生物质、树脂基和石油基等。树脂基前驱体虽然纯度高，结构易调控，但是成本较高；石油基前驱体成本低廉，原料易获取，性价比优势明显，但制备出的硬碳材料性能一般，且存在环境污染问题；生物质类前驱体品种丰富，具有可持续使用、低成本的特点，是目前大多数负极厂商所布局的方向。

3）将生物质转化为硬碳的方法多样，如直接碳化、水热碳化（HTC）、物理或化学活化等。香蕉皮、泥炭苔、稻壳、棉花、葡萄糖、蛋白质和纤维素纳米晶体等生物质都被用作钠离子电池的负极材料，显示出良好的电化学性能。
椰壳是目前产业化最快的硬碳材料，其电池性能理想。我国椰壳炭主要是从菲律宾与印度尼西亚进口。菲律宾与印度尼西亚的椰子壳较厚，水分与挥发份指标较好，杂质也较少，生产出来的椰壳炭化料具有较好的强度与品质。

2、硬碳制备的烧结设备-低温预碳化箱式炉

1）概述：这是一款中小型的预碳化炉（可预碳化、活化等工艺）；真空胆采用310S高温合金不锈钢材质（2520）；采用电阻丝进行环形对加热；电阻丝采用刚玉管穿插固定于炉膛圆周环形对辐射加热方式（该方式有效避免了内胆长期使用有氧化皮脱落，而导致电阻丝短路；），有效保证了较好温度均匀度；采用PID温控调节，使炉温控制精度达到±1℃; 该设备具有安全可靠、操作简单、控温精度高、保温效果好、温度范围大、炉膛温度均匀性高等特点且可选配气氛、抽不同真空炉型等灵活功能；被高校、科研院所、工矿企业广泛用于锂离子电池负极材料预碳化、提纯以及钠离子电池硬碳负极材料碳化等处理工艺；