王博阳，夏吉利，董晓玲，郭行，李文翠

（大连理工大学化工学院，辽宁大连116024）

引 言

近年来，钠离子电池凭借钠资源储量丰富、成本低廉的优势，有望应用于大规模储能领域[1]。钠离子电池商业化的关键在于开发低成本、高性能的电极材料。目前，正极材料的研发相对成熟[2]，钠离子电池的商业化进程受限于负极材料的缓慢发展[3]。迄今为止，许多负极材料展现出某些局限性，例如合金类[4]与转化类[5-6]材料存在体积膨胀问题，导致充放电循环过程中容量持续衰减。有机类[7]与钛基[8]材料的导电性欠佳，电化学倍率性能有待提升。随着负极材料研究的不断发展，硬炭[9-12]材料凭借其来源丰富、价格低廉、电势电位低、导电性强、结构稳定性好等优点，成为钠离子电池最具实用化前景的负极材料之一。

煤的碳含量高、价格低廉且资源丰富，是制备钠离子电池硬炭负极材料的优质前驱体。据文献报道，无烟煤[13]经1200℃热解后得到的炭材料在0.03 A·g-1电流密度下具有222 mA·h·g-1的可逆比容量和稳定的储钠循环性能。次烟煤[14]在1300℃热解后得到的炭材料在0.02 A·g-1电流密度下表现出的可逆充电比容量高达291 mA·h·g-1，首次库仑效率为79.5%。这些研究证明煤基硬炭的储钠性能与其前驱体的性质密切相关。根据挥发物含量，煤可分为无烟煤、烟煤、次烟煤和褐煤四大类，四种煤的变质程度逐渐降低。不同变质程度煤的化学结构各异[15]，热解成炭后材料的石墨微晶尺寸、碳层间距以及石墨化度不同，导致煤基硬炭的储钠性能存在差异[16]，目前缺乏煤结构与硬炭微纳结构关联的理论认识，同时煤种类繁多且含有无机杂质[17-18]，导致煤基硬炭负极的电化学性能优化难以展开。……