5家单位协同研究：腐植酸基硬碳实现钠离子电池性能提升
近日，一项关于腐植酸用于调控硬碳负极材料结构的研究取得重要进展。由河南理工大学化学化工学院、青岛大学物理科学学院、中国石油大学（华东）化学工程学院、煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心以及河南理工大学鄂尔多斯清洁煤炭开发利用研究院等5家单位组成的科研团队，通过创新方法，成功实现了腐植酸基硬碳闭孔结构的精准设计与可控制备，为高性能钠离子电池负极材料的开发提供了新思路。相关研究成果以《Regulating closed pore structure in humic acid based hard carbons via Mg2+ chelation for high-performances sodium-ion batteries》（基于Mg2+螯合的腐植酸基硬碳闭孔结构调控与钠离子电池性提升）为题，发表于国际期刊《Carbon》（碳）上。
在硬碳材料制备过程中，有助于形成对储钠有利的闭孔结构，但过量开孔会阻碍电极反应动力学，降低整体电化学性能。为此，研究团队提出一种基于离子螯合与阶梯温度处理的创新策略：
1．以腐植酸螯合镁离子（Mg2+）作为造孔剂，通过“600℃预碳化+1500℃高温处理”相结合的两步法，成功制备出闭孔结构可调的腐植酸基硬碳材料。
2．所制备的硬碳材料可实现层间距与碳层无序度的精准调控，闭孔尺寸分布均匀（1.10～1.18nm），比表面积可在307.4～408.3m²/g范围内有效调节。
3．优化后的腐植酸基硬碳材料展现出优异的电化学性能：在20mA/g 电流密度下，可逆容量高达262mAh/g；在1000mA/g 大电流密度下，容量保持率仍可达52%；在500mA/g 电流密度下循环1000次后，容量保持率为75%，表现出良好的循环稳定性与倍率性能。
4．研究进一步明确了结构与性能的关联机制：插层容量与类石墨碳含量呈正相关，而孔填充容量则与闭孔比表面积呈正相关。
该研究成果不仅解决了腐植酸基硬碳闭孔结构精细化调控的关键技术难题，更为硬碳材料的理性设计、可控制备及其在钠离子电池领域的产业化应用奠定了坚实的科学与技术基础。
