· 定义与结构

定义：硬炭是指难以被石墨化的碳，是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。

结构特点：硬炭由类石墨的微晶结构和开口的角状微晶组成，具有无定形部分为主的结构。碳层有平面生长趋势，但大分子中的交联结构阻碍其平面方向生长，只能在短程中出现碳层堆叠结构，长程呈无序状态。部分碳层无序堆积形成缺陷和孔洞，另一部分碳层呈无取向、相互交联的石墨微晶结构。

· 性能特点

高比容量：硬炭具有更多的储锂 / 钠位点，锂离子 / 钠离子嵌入脱出的活性位点多，因此比容量较大，一般为 500-700mAh/g，高于石墨类材料的理论比容量 372mAh/g。

良好的循环性能：硬炭结构稳定，在充放电过程中，有利于锂 / 钠离子的嵌入与脱出，而不会引起结构的显著膨胀，具有很好的充放电循环寿命。

优异的安全性能：硬炭的碳锂电位能够高于 0.2V，相比石墨化炭，充电成锂化石墨反应活性性高，一旦发生内短会引起严重放热反应，产生爆炸的风险，硬炭的安全性能更好。

良好的低温适应性：硬炭与 PC 电解液相容性更好，更适合在低温下工作。

大倍率充放电性能好：*的微晶结构和孔隙结构，使得锂离子 / 钠离子在硬炭中的扩散速度较快，能够实现快速充放电，大倍率充放电性能良好。

· 制备方法

原料选择：制备硬炭的前驱体有多种，包括沥青、生物质、糖类、酚醛树脂、有机高分子聚合物等。不同前驱体制备的硬炭材料性能有所差异。

氧化固化：将硬炭前驱体在氧气氛围下进行氧化固化或在氧化性溶液中进行氧化固化，氧气氛围中氧气的浓度一般为 99.9％以上，氧化性溶液包括双氧水、高锰酸钾溶液和王水等。

交联固化：包括在酸性溶液中交联固化和在碱性溶液中交联固化，酸性溶液的 pH 一般小于 5，碱性溶液的 pH 一般为 9-12，先后顺序可任意，之间一般还进行水洗至中性。

碳化处理：将交联固化后的产物在不与反应体系发生反应的保护气氛下，如氮气或者惰性气体中，进行碳化处理，碳化处理的温度一般为 1000-1600℃。

· 应用领域

电池领域：是动力型锂离子电池和钠离子电池的负极材料，能够满足下游应用对电池能量和功率性能不断提升的需求。

冶金工业：在冶金工业中用作还原剂和炭源，可以与金属矿石一起加热，通过还原反应将金属从矿石中提取出来，还可作为炭源添加到铁合金和其他合金的制备过程中。

化工领域：可用作化工原料的补充，例如在橡胶工业中作为填料使用，或者用于生产炭黑、颜料和染料等化学产品。

其他领域：硬炭经过活化处理后可用作活性炭的原料，用于水处理、空气净化、脱色、催化剂载体等领域；还可作为固体燃料应用于家庭取暖、工业加热、烧烤和火力发电等领域。