研究表明硬碳电极有效提高钠离子电池容量

据报道，日本东京科学大学的科学家日前宣布，推出一种可以显著提高钠离子电池容量的硬碳电极。这一发现可以使钠离子电池能够在能量密度上更好地与锂离子电池进行竞争。

钠离子电池是一种很有前途的储能技术，但目前在固定储能领域的商业化应用中比较有限。钠离子电池技术引起了研究人员的广泛关注，将成为锂离子电池的一种替代品，这是因为钠离子电池采用的电池材料更便宜、更丰富。

钠离子电池的能量密低于锂离子电池。这意味着难以应用在电动汽车或消费电子产品等应用，因为在这些应用领域中，钠离子电池更大的尺寸和更大的重量是主要问题。但是，东京科学大学（TOS）科学家的一项新发现可能会改变这一局面。

该大学的一个小组研究采用碳电极材料以提高钠离子电池的容量，并开发了一种生产多孔硬碳阳极的技术。该技术在东京科学大学发表在《应用化学—国际版》的“用于钠离子电池的新型硬碳阳极材料将解决锂离子电池难题”论文中进行了描述。

这一工艺的关键是使用氧化镁（MgO）作为孔隙大小和结构的“模板”。采用氧化镁颗粒形成碳基体，并在600℃下进行预处理，然后在1500℃下进行酸浸和碳化。经过一系列优化氧化镁模板并计算理想制造条件的实验之后，该小组制造出硬碳电极，使钠离子电池的能量密度达到478mAh/g，放电效率达到88％。

东京科学大学教授ShinichiKomaba指出，以前采用这种材料的能量密度最高为438mAh/g，但这是通过在更高温度下进行处理而实现的。这个研究小组进行的计算表明，使用这种阳极的钠离子电池的电压比现在的标准锂离子电池略低，但仍能使其能量密度增加约19%。

Komaba说，“我们的研究证明，可以开发和生产更高能量密度的钠离子电池，从而改变人们普遍认为锂离子电池具有更高的能量密度的想法。我们开发的具有极高容量的硬质碳极为新型钠离子电池材料的设计开辟了新的途径。”

这项研究工作将会促使研究人员重新考虑钠离子电池的可行性。下一步研究将评估其方法的实用性，以及这些材料是否可以在多个充放电周期中保持稳定性，并达到至少可与当今的锂离子电池技术相当的使用寿命。