2.2.4 硬碳

将具有特殊结构的交联树脂在1000℃左右热分解可得硬碳。这类碳在2500℃以上的高温也难以石墨化，常见的硬碳有树脂碳、有机聚合物热解碳和炭黑等。

硬碳负极晶面间距比传统石墨更大，有利于锂离子在其中快速地嵌入和脱出，所以硬碳具有比石墨更好的快速充放电性能。硬碳层间距与LiC₆的晶面间距基本相当，嵌锂过程中不会引起晶体结构的显著膨胀，因此循环稳定性较好[5]。硬碳的嵌锂容量大，在0～1.5V的电压区间内，硬碳负极的可逆容量高于石墨的理论值。例如酚醛树脂在700℃热解得到的硬碳负极可逆容量高达650mA·h/g[6]；聚对苯基材料在700℃下热解得到的硬碳则能够提供680mA·h/g的可逆容量[7]；炭化如葡萄糖、蔗糖和淀粉等糖类前驱物，更是能够获得400～600mA·h/g的可逆容量[8]。硬碳负极的容量之所以较高，是由于它们的储锂机理与传统石墨的LiC_n机制不同，其中额外的容量可能是由于以下原因造成的：①锂离子嵌入到硬碳富含的纳米孔径中[9]；②锂离子嵌入到石墨层的层间和边缘位点处[10]；③锂离子和碳表面的C-H键或官能团发生相应的反应[11]。

但是硬碳还存在放电电压随容量变化大、首次充放电效率低于石墨化碳、不可逆容量高、电压回滞明显等问题。