从上世纪70年代后期，全球对蓄电池的需求日益增加，80年代中期，对具有高能量密度的蓄电池的需求越来越旺盛。在这样的背景下，镍氢电池和锂电池在90年代初期应运而生。然而，金属**物太重了，锂看起来很有前景。但是，金属锂正极在循环性能和安全问题等方面有缺点。从而，科学家开始尝试锂/碳合金，阴极锂看起来可行。
1991年，索尼在世界上首先将锂电池推向市场，软碳被用作负极的活性物质，但软碳存在循环性能恶化等问题。于是，为提高能量密度，科学家们开始采用硬碳代替软碳。硬碳锂离子电池在能量密度上有些落后于石墨电池。但它在循环寿命、漏极能力、对快速充电的可容许性等性能上超过了后者。而这些性能对于混合动力汽车直观重要，许多汽车制造商正尝试在混合动力汽车上采用硬碳锂离子电池。硬碳材料是一种良好的钠离子电池负极材料，有高的克比容量，是一种快充负极材料，用于高倍率快充锂钠电池。吉林官方授权经销硬碳
硬碳负极材料
近年来，随着硬碳材料研究的深入，又有许多新型硬碳材料被发现。例如:WangQ等发现，由晶体生长水热法制备的含微孔的硬碳球(HCS1)具有较好的球形形貌、可控的单分散粒子粒径和光滑的表面。XRD与拉曼光谱均显示HCS1是非石墨化的。作为锂离子电池的负极材料，HCS1的可逆容量高达430mAh/g,***库仑效率为73%。其动力学性能比中间相碳微球(MCMB)这种典型的软碳材料还好。通过表面改性，如在硬碳表面包覆四乙氧基硅烷(TEOS),或釆用化学气相沉淀法〈CVD)在硬碳表面沉淀乙快均可使HCS1的库仑效率大幅度提高。另外，在HCS1表面沉积纳米SnSb合金颗粒，可有效阻止合金颗粒在充放电过程中电化学聚集，使可逆容量与循环特性均有大幅改善。在随后的研究工作中,HuJ等贸发现，利用微乳液作媒介的晶体生长水热法制备的含微孔的硬碳球(HCS2)具有比HCS1更小的微孔。因此，HCS2的电动势及嵌锂容量均比HCS1高。作为锂离子电池的负极材料,HCS2显示了较好的循环性能,其嵌锂容量高达566mAh/g,***库伦效率为83.2%。而FeyGTK等官］用稻壳热裂解也制得了硬碳负极,其可逆容量为1055mAh/g,是现在已报道的锂离子电池硬.碳负极中容量比较高的。
北京硬碳产品的优势所在硬碳是高分子聚合物的热解碳,这类碳在3000℃的高温也难以石墨化。
硬碳（HardCarbon）是指石墨化碳，是高分子聚合物的热分解产物，具有较高的可逆比容量，一般为500～700mAh/g。硬碳作为锂电池负极材料结构稳定，充放电循环寿命长，并具有良好的倍率性能，可以满足电动车锂电池大功率充放电的要求。此外，硬碳与碳酸丙烯酯(PC)基电解液的兼容性优于石墨。
硬碳表面是疏松多孔结构，易吸附空气中水分与氧气，在表面形成各种C-H官能团，锂离子能与这些官能团反应，造成锂离子的损耗，提高了不可逆容量，降低了***效率。硬碳负极材料的改性可以有效提升其电化学性能。
技术在线2012年01月31日报道，日本住友电木开发出了用于高输出用途锂离子充电电池负极的硬碳材料（见图2）。该硬碳属于耐热性和阻燃性都很高的苯酚树脂类材料，已经被HEV动力锂电池厂商所采用，将从2012年春季开始在住友电木的子公司秋田住友电木量产。住友电木此次开发的硬碳的晶粒特点是：粒径为数μm，结晶间距离约为4埃（4×10-10m），大于石墨的约3.4埃。凝固后作为负极使用时，便于锂离子进出，在-20℃的低温环境下与石墨相比可将单元电阻降低20～30%。之前，我们并没有听说住友电木在开发负极材料市场，这是一个野心勃勃的新进者。
锂电池硬碳负极材料制成的锂电池具有高电压、高能量、循环寿命长。
硬碳材料的结构与储锂机理
低温下，锂在硬碳表面上可分为类金属态锂和离子态锂两种状态。但在240K以上时，这两种状态则无法区分。在硬碳表面,锂的嵌人进程伴随着锂与硬碳的电荷传导直到200mAh/g的锂嵌入，随后锂的嵌入只伴随着很少的电荷传导。在硬碳表面,嵌锂的机理很复杂。第一步首先是类金属态的锂降低了已嵌入锂的排斥力；第二步则由于层间形成的小裂缝中存在一些提高的吸引力使得类金属态的锂可以继续嵌入。第二步的现象与微孔填充很相似。在2nm以下的微孔结构中，硬碳物理吸附气相分子的总量由于表面重叠(微孔填充)而得到增加，所吸附的分子就像是在高压下所表现的状态一样。为了能够吸附类金属态的锂，小于2nm的微孔结构正是我们所需要的。我们可以设想一种层间距为0.523nm的含离子态锂和类金属态锂的碳层，在层间形成的小裂缝中吸附了锂，吸附的锂所承受的吸引力与GLi产生的相同。在这种情况下，硬碳可达到石墨的3倍可逆容量，即900mAh/go。
新型硬碳负极材料的开发将会给锂离子电池材料体系的选择提供了更多的组合。温州硬碳原理
硬碳材料与PC基电解液相容性较好，可提高电池低温性能，加上优异的倍率性能，使其成为动力电池的良好选择。吉林官方授权经销硬碳
硬碳可逆容量的下降与硬碳纳米微孔的闭合有关,通常发生在低电压平台上。热处理温度的上升，揭示了纳米微孔闭合的过程。900'C热处理的纳米微孔基本为敞开式的纳米微孔结构，这些微孔都很容易充入CO"用CO2来模拟硬碳中的嵌锂脱锂过程），因而，吸附与脱吸过程中基本没有电压滞后现象。随着热处理温度的进一步升高,纳米微孔形成了“油瓶状"半封闭式结构，据悉这种结构导致了充放电过程中的电压滞后现象「辺，这是基于Kelvin「⑶所提出的毛细凝聚理论所提出的结构。但是许多研究人员怀疑该结构的稳定性，认为无法支持Kelvin所提出的表面张力。直到BrownAJ等侦用分子动力学模拟证实了在2〜4nm纳米微孔中确实存在毛细凝聚现象。许多学者也提出了不同模型，但共同点是滞后机理的存在是由于某种阻力，这种阻力是硬碳于1100'C进行热处理时产生的。140（TC及以上温度裂解的硬碳主要是全封闭式微孔结构，无法再吸附CO,,这类微孔的存在导致了吸附量的减少。敞开式的纳米微孔结构与全封闭式微孔结构的吸附动力学基本相当，因为它们均具有相对“油瓶状''半封闭式结构更大的表面来吸附CO,但是两者吸附量的大小差距甚远。
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