近日，東京理科大學(xué)發(fā)表與物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)、岡山大學(xué)共同開發(fā)了一項(xiàng)適用于超高容量鈉離子電池之碳負(fù)極材料。

據(jù)悉，他們所研發(fā)的是一種新型“硬碳”（非石墨化活性碳Nongraphitizing Carbon）材料，它具有資源量豐富、可逆容量、作用電位、循環(huán)壽命等特性均衡等特點(diǎn)，被視為是具有發(fā)展前景之鈉離子電池負(fù)極材料。東京理科大學(xué)曾利用葡萄糖酸鎂（Mg(C₆H₁₁O₇)₂）與葡萄糖（Glucose）的混合物，予以加熱后形成氧化鎂（MgO）粒子，并利用以此做為鑄型的合成方法，成功地合成出新硬碳材料，且容量大幅超越既有碳負(fù)極材料。

此次研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步實(shí)施最大限度提升可逆容量之合成條件與電氣化學(xué)特性的研究，結(jié)果顯示以600℃對(duì)混合物進(jìn)行前處理加熱，生成的碳基（Carbon Matrix）中形成了奈米大小的氧化鎂粒子，再以鹽酸進(jìn)行洗凈、以1500℃高溫?zé)崽幚碇螅春铣沙鼍哂写罅?/span>納米尺寸空孔的硬炭。

鈉離子電池的碳負(fù)極材料容量通常為300~350 mAh/g左右，以新開發(fā)的硬碳作為負(fù)極的鈉離子電池則呈現(xiàn)478 mAh/g的高可逆容量。此外，初次充放電的庫(kù)倫效率（Coulombic Efficiency）也顯示出88%的高數(shù)值。

合成硬碳和先前報(bào)道的負(fù)極材料的工作電勢(shì)、容量和能量密度的比較

一般做為鋰離子電池負(fù)極材料的石墨，其理論容量為372 mAh/g；與石墨相比，新開發(fā)的硬碳可說是擁有相當(dāng)?shù)母呷萘俊＜僭O(shè)采用相同容量與電位之正極的狀況下，與使用石墨的鋰離子電池相比，鈉離子電池的能量密度最大可提升19%。

東京理科大學(xué)的研究人員認(rèn)為，利用這種新負(fù)極材料可促進(jìn)高能量鈉離子電池的開發(fā)，若能進(jìn)一步開發(fā)出正極的電解質(zhì)，便有希望實(shí)現(xiàn)性能凌駕于鋰離子電池的鈉離子電池。

來源：材料世界網(wǎng)