综述：用于实用钠离子电池的源自沥青的软质和硬质碳材料

《Chemistry – A European Journal》：Pitch-derived Soft and Hard Carbon Materials for Practical Sodium-ion Batteries

钠离子电池用沥青基软硬碳材料的研究进展与工业挑战

　　

摘要

钠离子电池（SIB）在大规模能量存储、高功率输出和低温运行方面展现出巨大潜力。沥青是一种有前景的前体材料，可用于制备SIB的碳阳极材料，因为它成本低廉、碳产率高且结构可调。本文从实际应用的角度讨论了基于沥青的软碳和硬碳在SIB中的应用与制备方法。首先，我们介绍了软碳的钠存储性能，重点关注其存储机制、高倍率充放电特性、改性策略、应用场景以及现有挑战。随后，我们介绍了通过预氧化和碳化工艺制备硬碳的方法，并讨论了关键影响因素，包括沥青的性质、预氧化温度、保温时间、加热速率、气氛条件以及碳化过程的相关机制。从科学和工业的角度出发，我们也指出了基于沥青的碳材料在实际应用中面临的挑战。未来的研究应致力于阐明碳的钠存储机制和电化学动力学，通过实验、人工智能和大数据技术的结合，揭示沥青的选择标准以及“制备-结构-性能”之间的关系。需要制定材料设计和制备指南，以推动基于沥青的碳材料在SIB中的实际应用。

图形摘要

本文从实际应用的角度全面概述了基于沥青的软碳和硬碳在钠离子电池中的应用。内容涵盖了它们的制备方法、结构特性、钠存储机制及应用领域，并讨论了安全性和体积能量密度等关键问题。从工业角度来看，我们分析了技术难点，并提出将先进的表征技术与人工智能相结合是明确材料结构与性能关系、实现实际应用的关键。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。