· 定義與結構

定義：硬炭是指難以被石墨化的碳，是通過熱解高分子聚合物、石油化工產品、生物質等得到的熱解碳。

結構特點：硬炭由類石墨的微晶結構和開口的角狀微晶組成，具有無定形部分為主的結構。碳層有平面生長趨勢，但大分子中的交聯結構阻礙其平面方向生長，只能在短程中出現碳層堆疊結構，長程呈無序狀態。部分碳層無序堆積形成缺陷和孔洞，另一部分碳層呈無取向、相互交聯的石墨微晶結構。

· 性能特點

高比容量：硬炭具有更多的儲鋰 / 鈉位點，鋰離子 / 鈉離子嵌入脫出的活性位點多，因此比容量較大，一般為 500-700mAh/g，高于石墨類材料的理論比容量 372mAh/g。

良好的循環性能：硬炭結構穩定，在充放電過程中，有利于鋰 / 鈉離子的嵌入與脫出，而不會引起結構的顯著膨脹，具有很好的充放電循環壽命。

優異的安全性能：硬炭的碳鋰電位能夠高于 0.2V，相比石墨化炭，充電成鋰化石墨反應活性性高，一旦發生內短會引起嚴重放熱反應，產生爆炸的風險，硬炭的安全性能更好。

良好的低溫適應性：硬炭與 PC 電解液相容性更好，更適合在低溫下工作。

大倍率充放電性能好：*的微晶結構和孔隙結構，使得鋰離子 / 鈉離子在硬炭中的擴散速度較快，能夠實現快速充放電，大倍率充放電性能良好。

· 制備方法

原料選擇：制備硬炭的前驅體有多種，包括瀝青、生物質、糖類、酚醛樹脂、有機高分子聚合物等。不同前驅體制備的硬炭材料性能有所差異。

氧化固化：將硬炭前驅體在氧氣氛圍下進行氧化固化或在氧化性溶液中進行氧化固化，氧氣氛圍中氧氣的濃度一般為 99.9％以上，氧化性溶液包括雙氧水、高錳酸鉀溶液和王水等。

交聯固化：包括在酸性溶液中交聯固化和在堿性溶液中交聯固化，酸性溶液的 pH 一般小于 5，堿性溶液的 pH 一般為 9-12，先后順序可任意，之間一般還進行水洗至中性。

碳化處理：將交聯固化后的產物在不與反應體系發生反應的保護氣氛下，如氮氣或者惰性氣體中，進行碳化處理，碳化處理的溫度一般為 1000-1600℃。

· 應用領域

電池領域：是動力型鋰離子電池和鈉離子電池的負極材料，能夠滿足下游應用對電池能量和功率性能不斷提升的需求。

冶金工業：在冶金工業中用作還原劑和炭源，可以與金屬礦石一起加熱，通過還原反應將金屬從礦石中提取出來，還可作為炭源添加到鐵合金和其他合金的制備過程中。

化工領域：可用作化工原料的補充，例如在橡膠工業中作為填料使用，或者用于生產炭黑、顏料和染料等化學產品。

其他領域：硬炭經過活化處理后可用作活性炭的原料，用于水處理、空氣凈化、脫色、催化劑載體等領域；還可作為固體燃料應用于家庭取暖、工業加熱、燒烤和火力發電等領域。