碳元素的丰度值在宇宙中排名第四，并且以多种形式存在，称为碳的同素异形体。碳的同素异形体包括金刚石和石墨。碳材料作为电化学嵌锂宿主材料一直是锂离子电池负极材料研究的重点。硬碳材料具备循环性能和倍率性能较好、成本低等特点，使其在动力型锂离子电池方面受到人们的关注。那么什么是硬碳材料？硬碳和中碳、软碳的区别有哪些？

　　什么是硬碳材料？硬碳是指难以被石墨化的碳，是一种通过热解高分子聚合物、石油化工产品、生物质等得到的热解碳。由于前驱体中存在大量H、O、N等杂原子，阻碍了热处理过程中结晶区域的形成，导致其在2500℃以上的高温下也很难被石墨化。

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　　根据热解碳化温度的不同，硬碳材料可分为1000-1400℃之间的高温热解碳和500-1000℃的低温热解碳；根据碳源的不同，硬碳材料可分为树脂碳（如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇树脂等）、有机聚合物碳（如PVA、PVC、PVDF、PAN等）、炭黑（CVD法制备的乙炔黑等）、生物质碳（如植物残渣和外壳等）等。

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　　硬碳是难以石墨化的碳，为高分子聚合物的热解碳。相比石墨材料，硬碳材料具有更短的石墨烯层，直径约为1 nm，有时是单层，但更多的是由2或3层石墨烯层堆积而形成材料的基本结构。这种相互交错的层状结构使得Li+可以从材料的各个角度嵌入和脱出，加快了锂离子的扩散速度，从而可以实现材料的快速充放电。

　　区别一：常见的软碳中碳有石油焦、针状焦、碳纤维、碳微球等;常见的硬碳有树脂碳、有机聚合物热解碳、碳黑。

　　区别二：软碳中碳是指在2500℃以上的高温下能石墨化的无定型碳;硬碳是高分子聚合物的热百解碳。这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化。

　　区别三：软碳中碳负极材料具有低而平稳的充放电电位平台,充放电容量大且效率高、循环性能好的优点;硬碳结构稳定且知充放电循环寿命长,且碳锂电位能够高于0.2V,安全性能更好。

　　区别四：硬碳是指难以被石墨化的碳,是高分子聚合物的热分解。软碳是指经过热处理,易石墨化的炭。中碳介于软碳和硬碳之间。

　　总得来说：与软碳相比，硬碳具有更多的无序结构、更高的缺陷浓度、更高的杂原子含量和更大的石墨层之间的距离，以及更封闭的孔隙结构。这有利于为Na+离子提供更多的储存点和扩散途径。但硬碳的经济性相较于软碳略差。其中钠离子电池中，硬碳以其优势为当前应用的主流。此外，低成本、可持续性和制备更简单的特性也为硬碳材料实现商业化提供更多的可能性。

　　软碳：虽然成本较硬碳低，但是由于具有石墨化结构，所以储钠量较低；虽然可以通过造孔工艺增大容量，但是会增加成本，反而不如硬碳经济。硬碳纳米孔洞多，储钠量高，压实密度较低，硬碳是在2800℃以上也难以石墨化的碳，机械硬度高，其微观结构是由弯曲的类石墨片堆叠的短程有序微区，各微区随机无序叠堆留下较多的纳米孔洞。由于其结构特点为层间距大、纳米孔洞多、缺陷位点多，因此可以储存较多的钠离子，具有较高的比量（320-350mAh/g）。