近日，銅仁學院科研團隊與為方公司合作在鈉離子電池硬碳負極材料研發方面取得階段性進展。團隊以杉樹木屑等農林廢棄物為原料，通過工藝優化實現硬碳材料性能提升，為首效、低溫適應性等產業化關鍵指標改善提供了新思路，為鈉離子電池在特定場景的應用奠定基礎。

原料與工藝優化：小改進帶來性能提升

硬碳負極是鈉離子電池的核心材料之一，其性能直接影響電池的能量密度、循環壽命與成本控制。此次研發團隊聚焦生物質原料的高效利用，選擇來源廣泛的杉樹木屑作為前驅體，通過 “預氧化—催化碳化” 分級工藝調整材料微觀結構。更構建起“生物質原料—全產業鏈技術—多場景應用”的產業化路徑，為首效、低溫適應性等核心指標改善及規模化落地提供了系統性解決方案。

實驗數據顯示，優化后的硬碳材料首效提升至 92%（傳統硬碳材料普遍低于 85%），比容量達到 350-380mAh/g，在 - 40℃低溫環境下容量保持率超過 85%，1C 倍率下循環 1000 次后容量保持率仍達 85% 以上。這些指標的改善，主要源于團隊對材料孔隙結構的精準調控——通過構建微孔——介孔三級通道，加速鈉離子遷移，同時提升材料的結構穩定性。

在成本控制方面，依托農林廢棄物原料（稻殼、秸稈等）和低溫流化床催化工藝，該硬碳材料的原料成本降至 800 元 / 噸，較傳統石油基硬碳（成本超 8000 元 / 噸）顯著降低，為后續規模化應用提供了成本優勢。

場景測試驗證：特定環境顯優勢

目前，該優化后的硬碳材料已在部分場景完成初步測試。在西藏日喀則海拔約 4000 米的輸電塔監控系統中，采用該材料的 10kWh 鈉離子電池儲能系統，可在 - 30℃至 60℃的溫差環境下穩定工作，循環壽命超 2000 次，設備維護頻率較傳統鉛酸電池減少 60%。

在中國鐵塔北方某 5G 基站試點中，該電池系統 - 20℃容量保持率達 85%，支持連續 72 小時備電，解決了傳統電池低溫性能衰減的問題，單基站年維護成本降低約 1.2 萬元。這些測試結果表明，經過優化的硬碳負極材料技術在高寒、高海拔等極端環境及儲能領域具有顯著應用潛力，可有效填補傳統電池技術空白。

技術意義：為產業化積累實踐經驗

此次技術進展呼應國家“雙碳”戰略及《“十四五”新型儲能發展實施方案》等政策導向，通過生物質原料利用、全產業鏈工藝優化，為鈉離子電池產業化提供了可復制的實踐經驗；雖未實現顛覆性突破，但在生物質原料利用、工藝參數優化等方面的探索，為鈉離子電池硬碳負極的產業化提供了可參考的實踐經驗。

據了解，該產品研發處于中試階段。團隊負責人表示，下一步將重點攻關批量生產的穩定性控制問題，并計劃聯合上下游企業，持續開展材料在儲能、低速交通等多元場景的適配性驗證工作，為技術落地與規模化應用筑牢基礎。

業內專家指出，這類基于生物質原料的硬碳技術改進，符合綠色低碳發展方向，且成本優勢明顯，若能解決規模化生產中的一致性問題，有望成為鈉離子電池在特定細分市場應用的重要支撐。目前，該團隊已針對相關技術申請多項專利，后續將持續推進工藝優化，為鈉離子電池技術的漸進式發展積累更多數據與經驗。