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摘 要 锂离子电池作为电化学储能领域的代表性技术，在经济社会发展中愈发不可或缺。但全球锂资源分布不均，我国锂资源安全受到严峻挑战。相比之下，钠离子电池由于储量丰富有望成为锂离子电池的重要补充技术和新能源产业摆脱对外资源依赖的重要解决方案。负极材料是影响钠离子电池性能的关键因素之一。硬碳由于其综合性能良好已经率先产业化，但其容量低仍限制了其进一步发展。本文首先回顾了硬碳储钠的四种模型，包括“插入-填充”模型，“吸附-插入”模型，“吸附-填充”模型，“三阶段”模型。其次介绍了拉曼光谱、对分布函数、正电子湮灭寿命谱、扩展X射线吸收精细结构和电子顺磁共振、气体吸脱附、小角X射线散射等在缺陷及孔结构表征上的应用。着重介绍了斜坡平台容量提升策略诸如杂原子掺杂、碳化温度调控、孔结构调控、微晶结构调控等方法。综合分析表明，通过增加硬碳中的缺陷浓度可以有效地提升硬碳的斜坡容量以及通过提升闭孔孔容可以有效提升硬碳的平台容量。最后提出了硬碳的发展方向和展望，旨在为钠离子电池的进一步发展提供有价值的参考。
关键词 钠离子电池；硬碳；斜坡平台容量优化；闭孔形成机理
随着能源需求的不断增长和环境问题的日益严峻，可持续能源储存技术的研究显得尤为重要。其中，钠离子电池(SIBs)因其资源丰富、成本低廉等优势，成为补充锂离子电池(LIBs)的重要技术。然而，钠离子电池的实际应用仍面临诸多挑战，特别是其容量较低等问题严重限制钠离子电池进一步发展。硬碳作为钠离子电池的负极材料之一，因其独特的结构和良好的电化学性能，引起了广泛关注。硬碳是一种在2800 ℃以上还不能完全石墨化的碳材料，其由弯曲的类石墨片所组成。硬碳的储钠机制主要包括吸附、嵌入和孔填充三种模式，这些模式共同作用决定了硬碳的电化学性能。
硬碳容量可以分为0.1 V以上的斜坡容量和0.1 V以下的平台容量(图1)。斜坡容量具有高的动力学响应速度，提升斜坡区容量可以改善倍率性能及循环性能。斜坡容量提升策略主要通过调控硬碳的缺陷或结构特征，来增加钠离子的吸附和扩大钠离子的扩散路径。平台区具有较低的放电电压，这直接影响钠离子电池的能量密度和功率密度。平台容量提升策略则侧重于对孔的改性，以增强硬碳的储钠位点。对于不同的硬碳材料，其斜坡/平台容量提升策略不尽相同且目前尚无综述对斜坡/平台区提升策略进行系统综述，因此有必要进行深入探讨与讨论。本文首先综述了硬碳在钠离子电池中的储钠机理，其次综述了缺陷以及孔结构的表征方法，并详细探讨不同策略在提升硬碳容量方面的最新进展和应用前景。希望通过这些讨论，为未来的研究提供有价值的参考。
图1 硬碳斜坡/平台容量提升
1 硬碳的储钠机理
硬碳的储钠机理是一个复杂且多方面的过程，其不确定性限制了对其微观结构的合理设计和电化学性能的优化。因此，深入研究硬碳材料的储钠机理对于开发高性能的硬碳材料至关重要。目前，关于硬碳储钠机理的研究提出了多种模型，主要包括三种机制：电容吸附、纳米孔填充和碳层间插入。首先，电容吸附机制主要归因于碳材料的内在缺陷和异质原子。增强电容吸附有利于提高倍率和长循环性能。其次，平台区的储钠机制仍然没有定论。关于平台区的争议主要来自于层间距和封闭孔尺寸的相似性，使得识别困难。基于这几种机制，提出了包括“插入-填充”机制，“吸附-插入”机制，“吸附-填充”机制和“多段过程”机制，如图2所示。
图2 硬碳的四种储钠模型示意图
1.1 插入-填充机制
插入-填充机制指的是，在高电压斜坡区，钠离子首先插入硬碳的层中，而在低电压平台区，钠离子填入硬碳的孔隙中。2000年，Stevens和Dahn首次研究了硬碳的储钠机理。他们测试了葡萄糖基硬碳在LIBs和SIBs的电化学性能。结果表明LIBs和SIBs的充放电曲线相似，这间接表明Li离子和Na离子在硬碳中的储存机制相似。基于1997年他们提出的硬碳“纸牌屋”模型，Stevens和Dahn提出了“插入-吸附”模型，其中倾斜区对应于钠在层间的插入，而平台区则对应于钠在纳米孔中的吸附。Komaba等通过XRD证明了在放电过程中斜坡区电压对应的层间距逐渐变大。同时，小角X射线衍射(SAXS)的峰强度在平台区放电过程中逐渐减弱。同时，他们还制备了不同碳化温度的纤维素基硬碳。结果表明随着碳化温度的升高，在斜坡区容量与层间距呈正相关，平台区容量与纳米孔半径正相关。
1.2 吸附-插入机制
在高电压斜坡区(>0.1 V vs. Na+/Na)，钠离子首先在硬碳表面和缺陷处进行吸附。吸附过程主要依赖于硬碳表面的活性位点，这些位点包括缺陷、石墨层间隙和表面上的官能团。在低电压平台区(<0.1 V vs. Na+/Na)，钠离子进一步嵌入石墨层间。这一过程通过电化学反应实现，钠离子嵌入石墨层间，形成层间化合物。Qiu等通过使用原位XRD及异位核磁共振揭示了硬碳储钠过程中存在钠离子的吸附以及钠离子插入层间的过程。Hou等通过原位拉曼光谱细致表征了铃木基硬碳充放电过程中硬碳局部微观结构的改变。其结果表明随着电压降低，硬碳的G峰发生红移。这是由于钠离子插入层间后π*反键轨道中的电子占据引起的。
1.3 吸附-填充机制
尽管大量文献报道了“吸附-插入”“插入-填充”机制，但一些材料的储钠机理无法用该模型解释。不同于前面两种机制，吸附-填充更重视钠离子在闭孔中的填充作用。Zhang等于2016年通过研究不同碳化温度下的聚丙烯腈基碳纳米纤维提出了“吸附-填充”机制。结果表明电池在充放电过程中(002)峰没有偏移，表明没有发生Na+插入。随着碳化温度的升高，斜坡容量逐渐减少，但平台容量逐渐增加，表明斜坡区是由于Na+在缺陷位吸附造成的，平台区是由孔隙的填充造成的。Bai等于2018年通过将硬碳微孔中填充硫后发现平台区消失，表明平台区与孔隙填充有关。
1.4 三阶段过程机制
最新的研究提出了多阶段过程机制，包括吸附、嵌入和填充等多个过程。这一机制认为，在钠离子嵌入石墨层间之前，首先在硬碳表面和缺陷处进行吸附，随后在低电压平台区，钠离子嵌入石墨层间，最后填充到纳米孔隙中。这种多阶段过程解释了硬碳在不同电压区域的钠储存行为。有学者基于葡萄糖基硬碳发现，GITT测得的斜坡区的扩散系数单调递减，但在0.05 V时出现最小值，与dQ/dV最大值的位置相同。0.05 V后，扩散系数逐渐增大，同时dQ/dV值减小。因此，他们认为斜坡区是Na+吸附主导，而平台区是Na+插层和孔填充主导。Wang等通过应用GITT和异位俄歇电子能谱发现Na+在0.1 V以上的斜坡区吸附在缺陷处，而在0.1 V左右的平台区Na+插入硬碳层间，并在0.01 V附近填充到纳米孔中。
总之，在过去的十年中，研究者已经做出了巨大的努力去开发高性能的硬碳并提出了四种钠储存机制。虽然对这四种机制的争论仍然存在，但可以肯定的是，硬碳的斜坡容量可以通过调节缺陷浓度来提升，硬碳的平台容量可以通过优化孔结构及微晶参数来提升。
2 缺陷及孔结构表征方法
无论是哪种储钠机理，均涉及硬碳的缺陷及孔结构，对缺陷和孔结构的认识有助研究者自下而上地设计硬碳结构，因此有必要对缺陷及孔结构的表征方法进行综述。
2.1 缺陷的表征方法
常用的缺陷检测手段有拉曼光谱、TPD-MS、对分布函数(PDF)正电子湮灭寿命谱(PILS)、扩展X射线吸收精细结构(XANES)和电子顺磁共振(EPR)。拉曼光谱是一种局部和非破坏性的化学检测技术，可提供有关硬碳结构的全面信息，通常用作XRD和TEM的结构分析辅助手段。拉曼光谱是研究不同碳结构最灵敏的方法。在硬碳拉曼光谱中，存在两个重要的峰，D峰和G峰。G峰位于约1580 cm-1处，主要表示的是sp2杂化原子轨道(C-C)。D峰位于约1350 cm-1处，该峰表示的是无序峰，仅在碳环与缺陷区(sp3碳)相邻时出现，D峰和G峰的面积比(ID/IG)可衡量硬碳的无序程度。拉曼仅可以定性分析缺陷浓度且计算ID/IG存在多种方法，因此仅通过拉曼获得缺陷浓度是不准确的。此外，拉曼测试并没有考虑到微孔引起的缺陷。相比之下，TPD-MS测定活性表面积是定量获得硬碳缺陷的一种有效方法。活性表面积与可形成共价键的化学吸附和可及活性位点有关。更确切地说，活性表面积包括不同碳边平面和缺陷(即位错、空位、点缺陷和Stone-Wales 缺陷)的面积。
PDF作为一种新型材料的表征技术，对新型局域原子结构建模技术，可以非常准确地表征材料中近邻原子间的距离和配位情况，在碳材料的无序结构研究中非常重要。通过对散射数据进行处理，可以得到键长、材料的无序程度、原子配位数等关键信息。这对于硬碳缺陷分析、硬碳的建模都至关重要。正电子湮灭寿命谱(PILS)是利用正负电子相互作用时的湮灭释放伽马射线的弛豫时间。弛豫时间的长短与缺陷含量有关。根据湮灭的弛豫时间间接判断材料中原子级的缺陷的含量使其有望在硬碳材料的缺陷表征中起到巨大的作用。扩展X射线吸收精细结构(XANES)是通过X射线激发材料产生X射线吸收现象探测原子周围的化学环境。由于X射线吸收现象取决于短程有序作用，从谱图中可得到原子附近配位原子的种类、距离、配位数等数据。通过观察原子的距离的偏移及其峰强可以定性得出缺陷的含量。
除此之外，电子顺磁共振(EPR)可以通过检测孤对电子来探测硬碳的缺陷。将样品置于恒定磁场中，电子自旋磁矩在磁场作用下发生共振跃迁现象。通过hν=gμB可以得到g值(B为外磁场强度，ν为电磁波频率，h为普朗克常数，μ为波尔磁子常数)，g值是由未配对的电子所处的化学环境所决定，不同的化合物有不同的g值。
2.2 孔结构的测试方法
N2吸脱附测试是硬碳中常见的孔结构测试手段。但由于N2分子较大，无法表征<0.7 nm的孔。因此，具有更小分子直径的CO2可以揭示超微孔的存在。此外，也有研究者使用H2、O2作为吸附气体来测试硬碳的孔结构。在众多吸附气体中，具有较大尺寸但较小四极矩的O2分子是能够进入整个孔范围的唯一气体，即<0.7 nm的超微孔和0.7～2.0 nm的微孔。因此，它是精确表征硬碳孔隙率的最适宜的表征手段。研究者使用O2测定的比表面积与不可逆容量密切相关，即较高的O2比表面积导致较高的不可逆容量。然而，由于气体通过非常狭窄的孔隙扩散缓慢，分析时间是使用N2或CO2测试的15倍。因此，大多文献中的孔结构主要以N2和CO2为主。
硬碳中孔结构的测试还可以通过真密度以及小角X射线衍射表征。真密度测试一般使用分子直径最小的He作为吸附气体。通过与石墨真密度进行对比，可以计算得到硬碳中的闭孔的孔容。小角X射线衍射是一种跨尺度的表征方法，通过检测碳与空气的电子云密度差来表征闭孔结构。从谱图上看，1 nm-1左右的平台曲线代表闭孔的出现。通过对曲线进行拟合，可以获得孔连通性、孔径、孔孔间距、连通孔的长度等数据，这些拟合数据已在多篇文献中被证明是一种有效的表征手段。
3 斜坡区容量提升策略
硬碳在钠离子电池中的应用研究中，斜坡容量的提升是一个关键课题。斜坡区具有更快的动力学和更好的倍率性能，同时较高的平均电位有助于抑制钠在循环过程中的沉积。硬碳材料的结构特性对斜坡区的形成起着重要作用，具有较大比表面积和更多缺陷的硬碳材料可以促进钠离子的吸附和脱出，从而有利于斜坡区的形成，如图3所示。
图3 斜坡容量提升策略：(a) (b) 杂原子掺杂；(c) (d) 引入开孔；(e) (f) 低温碳化
3.1 杂原子掺杂
杂原子掺杂是一种有效增加材料缺陷和活性位点的方法，能够显著增加材料的比表面积，从而促进钠离子的赝电容吸附，达到提高斜坡区容量的目的。其中，氮掺杂是研究最多的杂原子掺杂形式之一。氮元素的引入不仅能在硬碳表面生成本征缺陷和附加活性位点，还能提高表面电容性吸附，改善钠存储性能，增加硬碳的润湿性和电子导电性。
例如，Zhong等制备了氮掺杂的硬碳纳米管，其高氮含量达15.7%。拉曼光谱分析表明，氮掺杂的硬碳具有较高的缺陷度，这些缺陷为钠离子的吸附提供了良好的锚定点。电化学性能测试显示其制备的材料的充放电曲线以斜坡区为主，表明氮掺杂硬碳中的缺陷促进了钠离子的吸附。此外，Zhang等通过微波溶剂热技术合成了氮掺杂的孔状碳纳米片，XPS研究表明，氮掺杂主要以吡啶氮形式存在。这些通过替代掺杂产生的缺陷为钠离子的保持提供了良好的锚定点，显著提升了斜坡区性能，并改善了倍率性能和动力学。
除了氮掺杂，磷掺杂也是设计斜坡型硬碳负极的一种有效方法。磷具有低电负性和高电子给体能力，能够改变电子分布，提升材料的电子导电性和活性位点数量。例如，Kim等通过溶液等离子体工艺合成了磷掺杂碳球，其在高倍率下表现出优异的电化学性能和斜坡区容量。多重掺杂可以通过协同效应进一步提升材料的物理或化学性质，从而增强硬碳的赝电容特性和斜坡区性能。目前，多重掺杂硬碳多为氮掺杂与硫或磷的共掺杂。例如，Sun等通过原位生长聚多巴胺在纳米Ni(OH)2模板上并进行硫掺杂，制备了氮、硫共掺杂的中空碳纳米球(NS-HCS)。研究表明，NS-HCS相比单一氮掺杂碳材料具有高的斜坡容量和更快的反应动力学。
此外，Chen等利用低成本的淀粉和聚磷酸铵作为碳和磷源，制备了完全斜坡型氮、磷共掺杂的多孔碳。第一性原理计算表明，氮、磷共掺杂增强了硬碳材料的电导率和钠离子吸附能力，同时降低了钠离子在石墨层间的扩散障碍，从而提升了斜坡区的性能。
3.2 孔结构调控
硬碳材料中的孔结构是影响斜坡区性能的关键因素之一。硬碳中的孔可以分为外部孔(开放孔)和内部孔(闭孔)，其中开放孔通常是储钠活性位点，对电极的倍率性能和扩散动力学有着重要影响。调控开放孔结构是提升斜坡区性能的重要手段。目前，合成开放孔硬碳主要有模板法和活化法两种策略。Yuan等利用聚丙烯酸钠的特殊分子结构，通过简单的碳化和自活化合成过程，将其转化为具有高倍率行为的三维硬碳基体(3DHCM)。这种材料展示了高比表面积和显著的斜坡放电曲线，且在高倍率下仍能保持较高的可逆容量。此外前驱体的选择也可以制备富开孔的硬碳材料。木制生物质由于其天然的多级孔结构有利于在碳化后保留大量的开孔。Cheng等利用苔类植物作为前驱体，其在碳化后保留了大量的管状多孔结构和高比表面积。作为钠离子电池的负极材料，该材料在充放电循环中表现出优异的斜坡容量和倍率性能。
3.3 低温碳化
低温碳化过程中，碳材料中的不完全碳化导致更多的缺陷和活性位点的形成。这些缺陷和活性位点为钠离子的吸附和扩散提供了更多的路径，促进了钠离子在材料中的快速插入和脱出，从而提升了斜坡容量。例如，Li等利用微波辅助在650 ℃下快速碳化前驱体。相比于高温碳化，其制备的材料的斜坡占比提升幅度明显。Wang等以凝胶状琼脂为模型前驱体，在750 ℃低温碳化条件下制备了具有363 mAh/g的高斜坡容量的硬碳材料。
综上所述，通过杂原子掺杂、孔结构调控和低温碳化可以显著提升硬碳的斜坡容量，这些策略为钠离子电池硬碳负极材料的性能优化提供了重要指导。然而，这些方法所制备的硬碳材料的首次库仑效率低及比表面大仍然是需要解决的问题。
4 平台容量提升策略
在钠离子电池中，硬碳的放电曲线中平台区是决定其容量的关键部分。相较于斜坡型硬碳，平台型硬碳通常表现出更高的初始库仑效率。平台型硬碳中的封闭孔隙可以有效地进行去溶剂化过程，从而减少了固体电解质界面(SEI)膜的形成，这对于实际应用尤为重要。在低于0.1 V的区域内，平台型硬碳材料的插入/填充机制更有利于实现更高的工作电压和能量密度。
4.1 闭孔的引入
4.1.1 闭孔的形成机理
深入了解闭孔的形成机理有利于构建高容量硬碳负极的合理设计。Tang等通过碳化三种不同结晶度的生物质前驱体发现，复合生物质中高结晶度的纤维素可以转化为长的类石墨层，这种类石墨层倾向于形成封闭孔结构。复合生物质中的无定形组分(例如木质素、半纤维素)有助于防止高温碳化过程的过度石墨化。但其在研究过程中并未关注低温碳化时碳结构的演变。因此，Wang等通过释放前驱体中的自由基的手段补充了低温热解段闭孔的形成机理。天然竹材经过适当的脱木素处理后，其自由基暴露出来，增强了碳化反应活性。充足的自由基促进了前驱体碎片在碳化反应中的利用，从而得到了发达的碳层，形成了丰富的闭孔。但是，当木质素几乎完全被去除时，大量自由基形成的活性位点竞争利用体相中有限的前体碎片形成短的碳层。小的微晶尺寸使硬碳更容易堆积和致密化，导致开孔以及闭孔的减少以及真密度的增加，如图4所示。
图4 闭孔的形成机理：(a) 高结晶度组分驱动闭孔结构生成；(b) 自由基介导闭孔形成(b)
4.1.2 闭孔引入策略
对于不同前驱体，闭孔的引入方法是不同的。对于如沥青、煤这类的软碳前驱体，许多研究表明，预氧化可以将氧引入前驱体并抑制由高碳化温度引起的石墨化。Xu等通过使用氧气预氧化石油沥青发现由于较低温度下内部芳环热运动(滑动)小，所形成的C—O构型主要促进了碳层平面间的交联；而C(O)—O构型由于其空间效应利于3D交联结构的形成。相比之下，以C(O)—O构型为主导的交联沥青，热化学转变过程中在空间上极大阻碍了芳香分子的层状取向和芳香层生长，促使沥青基碳结构中更多闭孔和超微孔的形成，显著提升了平台区储钠容量。Zhao等揭示了煤炭显微组分的分子结构特征对其氧化反应性的影响，以及其交联结构与煤衍生硬碳结构的构效关系。结果发现具有更多脂肪族结构的煤炭大分子表现出更高的氧化反应性，导致碳层结构更加无序并形成了更多的超微孔，富镜质组的煤衍生硬碳的比容量达到330.2 mAh/g。除了气相氧化，使用化学试剂对前驱体进行氧化交联也可以产生大量闭孔结构。Xiong等利用HNO3对石油沥青进行交联从而在沥青分子结构上引入了—NO2，—NO2在碳化过程中阻碍碳层重排，优化后的硬碳出现了明显平台容量并且总容量提升了2.6倍。此外，利用模板占位也可以在硬碳中引入大量闭孔结构，常见模板有碳酸钙、NaCl等。
对于复合类生物质如木材、竹子，一方面可以从前驱体进行优化。Deng等通过硫酸将羧基引入松木中的木质素从而在硬碳中引入大量闭孔结构。除了对官能团进行改性，也可以优化前驱体成分来引入闭孔结构。Wang等通过脱除竹子中的木质素来引入闭孔结构。一方面木质素的脱除可以在前驱体中木质素被脱除的位置形成孔结构，从而在碳化后这些孔可以遗传到硬碳中。另一方面木质素的脱除会导致β—O—4键的断裂从而形成氧中心自由基，这些自由基会导致闭孔的生成，优化后的硬碳在20 mA/g的电流下具有355 mAh/g的比容量。另一方面可以从碳化过程对碳层长短进行优化。Zhao等通过利用Mn2+的催化效果将短碳层在碳化过程中连接起来，长碳层结构倾向于围成闭孔结构。
对于树脂类的前驱体，引入造孔剂是最常用的调控闭孔结构的方法。Meng等使用酚醛树脂作为前驱体，乙醇(EtOH)作为造孔剂，通过精确地化学调节它们的相对含量获得了具有合适的闭孔结构的硬碳负极，其可逆容量可达410 mAh/g，平台容量占比高达70%。此外，Cheng等使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为造孔剂实现了高闭孔孔容硬碳的制备。PVB在450 ℃热解会产生大量小分子气体，从而产生大量微孔，这些微孔又会在高温下逐渐闭合形成大量闭孔，其制备的硬碳在30 mA/g具有367 mAh/g的可逆容量(图5)。
图5 平台容量提升策略：(a) 沥青预氧化；(b) 生物质前驱体组分优化；(c) 树脂中引入造孔剂造孔
此外，还有一些调控闭孔的普适性方法，例如调控碳化温度、活化造孔，这些方法都可以有效地提升硬碳中闭孔孔容，从而提高硬碳的电化学性能。对于这种对碳骨架进行破坏而进行造孔的方法必须考虑活化剂的种类、活化程度等因素，以防止对碳骨架过度破坏而导致过多开孔的出现。
4.2 碳层间距调控
硬碳的微晶结构是无定形且不均匀的，一些硬碳在平台区具有插层反应，因此其层间距对平台容量有重要影响。较大的层间距有助于钠离子的脱嵌，从而提高平台容量及钠离子迁移速度。对于硬碳，层间距的适当大小为0.36～0.40 nm。He等通过两步快速热处理方法合成了一种高度交联的拓扑石墨化碳，其薄而扭曲的层间结构有利于钠离子在充放电过程中插入而不造成堵塞。这种材料在单一低电压平台的容量达到了290 mAh/g，占总容量的97%，显示出层间距变化与平台容量之间的内在联系。通过调控碳化温度，不同的研究也观察到了类似的结果。Li等在1000～2000 ℃的温度范围内直接碳化得到了多级孔结构的硬碳材料。通过采用温度调节策略，平台区容量的占比从1000 ℃下的50.28%增加到1400 ℃下的72.07%。平台区容量的提升归因于0.371 nm的层间距。动力学测试结果表明，过高的温度会使得层间距减小，从而影响离子扩散速率和反应动力学，因此，控制碳化温度和预处理技术对于优化硬碳的层间距至关重要。
5 结语与展望
由于钠资源的丰富性，钠离子电池有望成为锂离子电池的补充。综合考虑能量密度、成本、易放大性等因素后，硬碳是最具前景的钠离子电池负极材料。硬碳的容量主要可以分为高电压的斜坡区与低电压的平台区。斜坡区主要影响硬碳的倍率性能及循环性能。平台区主要影响硬碳的可逆容量与首次库仑效率。本文综述了提高硬碳斜坡区及平台区的有效策略。这两部分容量与硬碳结构密不可分，如比表面、缺陷、层间距、闭孔结构。提升斜坡区容量策略主要有：杂原子掺杂，降低碳化温度，增加开孔比例。提升平台区容量主要策略有：闭孔调节，扩大层间距。虽然大量工作已经在改善斜坡区/平台区容量方面取得显著进展，但仍有一些挑战需要应对。
（1）提升斜坡区容量通常会导致硬碳具有较低的首次库仑效率，过低的首次库仑效率导致更厚的固体电解质界面生成，从而导致电导率及容量降低。
（2）缺陷的表征还不能更定量更具体。对于可逆缺陷和不可逆缺陷无法区分。
（3）闭孔的提升有效地提升了平台容量，这会导致硬碳的振实和压实密度的降低，从而使得硬碳的体积能量密度提升过小。其次，闭孔填充的电位较低，导致在高倍率下硬碳易析钠。
（4）闭孔的形成机理目前主要集中在生物质基硬碳，化石基/树脂基硬碳闭孔的形成过程还需进一步描述。
基于上述问题，未来的研究应考虑如下方面：
（1）开发更多的斜坡区改善策略，提升斜坡型硬碳的首次库仑效率。从计算或实验的角度对缺陷进行分类并且研发更先进的缺陷表征方法。
（2）从实际应用角度出发，平衡斜坡容量与平台容量，探索平台容量的阈值。探究平台区电压与硬碳的构效关系。
（3）平台区容量主要与闭孔的形成有关，需进一步描述不同前驱体闭孔的形成机理。
