你能想象吗？通过化学反应，淀粉或许可以成为电池的一部分。近日，某研究团队利用酯化改性后的淀粉，通过低温氢气还原和高温碳化反应制备了钠离子电池负极材料——硬炭。

一、需要研发储钠效率更高且廉价稳定的负极材料

当下，锂离子电池几乎充斥了可充电电池市场。而我国目前用于制备锂离子电池的锂资源主要依赖于进口，成本较高。与之相比，钠资源分布广泛，成本低，且钠离子电池高低温性能优异，安全性也更加稳定，因此钠离子电池体系不断得到关注。

而硬炭作为一种新型负极材料，被认为是最具有商业化潜力的钠离子电池负极材料。它由类石墨的微晶结构和开口的角状微晶组成，这种独特的微晶结构不仅可以提供丰富的储钠位点，而且其稳定的骨架结构以及较低的工作电势同样使它备受关注。

但硬炭电极的比容量和首次库伦效率普遍较低，严重限制了钠离子电池整体电化学性能的发挥。为进一步提高硬炭的储钠性能，普遍的解决方案是对硬炭表面进行包覆、修饰、杂原子掺杂，或者高温炭化来调控其微观结构。但制备方法的高能耗、高复杂性以及掺杂炭材料的高工作电势需要进一步优化。

二、通过氧元素含量的变化实现对硬炭微观结构调控

某研究员介绍，硬炭是由各种前驱体包括糖类、聚合物以及生物质等在高温下炭化制备而成的。在研究过程中，该科研团队发现硬炭的性能不仅与制备方式有关，而且很大程度上取决于所用前驱体的性质。

除碳以外，氧是众多前驱体中存在最多的元素，并且在高温热解及炭化过程中不断被释放。因此，该研究员表示，前驱体中氧含量的多少将会影响其热解过程以及最终硬炭的微观结构。

根据这一设想，该科研团队利用低温氢气还原策略对酯化淀粉原料进行预处理，通过改变反应温度来调节反应产物前驱体中氧元素含量。随后，他们又对不同反应温度下的样品进一步高温炭化，制备了硬炭，也就是通过氧元素含量的变化实现了对最终产物——硬炭的微观结构调控。

为研究不同的氢气还原反应温度对最终材料结构的影响，科研人员选择了多个还原温度展开试验，有力证实了氧元素含量对硬炭性能的影响。

下一步，该团队将从原材料出发，构建硬炭的结构模型，搭建相应的数据库，并针对特定应用场景进行硬炭的开发。