中國(guó)粉體網(wǎng)訊 人類自遠(yuǎn)古以來(lái)，便已經(jīng)學(xué)會(huì)使用炭材料。20世紀(jì)前，木炭、炭黑、焦炭、天然石墨、人造石墨等炭材料已被廣泛應(yīng)用，進(jìn)而推動(dòng)了陶瓷，冶金和印刷業(yè)的發(fā)展。炭材料由于不同的存在形式具有不同的物理化學(xué)性質(zhì)，因此在許多領(lǐng)域存在潛在的應(yīng)用價(jià)值。從古至今，人們對(duì)炭材料的研究熱情從未間斷。尤其是近年來(lái)，隨著新能源的興起與研究熱潮的涌現(xiàn)，炭黑、石墨、高石墨化洋蔥炭等炭材料在電池的電極材料中的廣泛應(yīng)用，更是大大地激發(fā)了人們對(duì)炭材料的關(guān)注和興趣。
炭素材料主要包括電極、炭塊、糊類產(chǎn)品、石墨制品、鋰離子電池用炭材料、炭纖維及復(fù)合材料等產(chǎn)品，在鋼鐵冶煉、鋁電解、鐵合金、電子等基礎(chǔ)材料制造領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的重要作用。我國(guó)炭素材料發(fā)展逐漸由從無(wú)到有、由弱到強(qiáng)、從跟隨到引領(lǐng)而轉(zhuǎn)變。
電動(dòng)汽車(chē)、新能源和通信行業(yè)帶動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能科技進(jìn)步，炭材料在其中發(fā)揮重大作用。常規(guī)炭材料主要包括焦炭、石墨、活性炭、炭黑等。有機(jī)物熱解炭材料是指含碳的有機(jī)物（如聚乙烯醇、葡萄糖、瀝青等）前驅(qū)體經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤夂蟮玫降臒o(wú)定形碳材料。新型炭材料主要指納米炭材料，包括碳納米管、富勒烯（C60）、石墨烯。碳納米材料在微觀尺寸和形貌方面的特殊性，使得其表現(xiàn)出不同于常規(guī)炭材料的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)性質(zhì)，已被用作能量轉(zhuǎn)化和貯能器件中的重要材料。
在電能存儲(chǔ)方面，導(dǎo)電性和多孔性是電能存儲(chǔ)的關(guān)鍵因素，基于電能存儲(chǔ)的需求的孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合要求的導(dǎo)電多孔碳材料成為電儲(chǔ)能材料研究的重點(diǎn)。面向鋰離子電池和超級(jí)電容器需求，以生物質(zhì)、高分子、石墨和煤炭等為原料，開(kāi)發(fā)電容炭、硬炭和石墨烯等材料成為研究的熱點(diǎn)。
有研究人員以煤焦油瀝青為前驅(qū)體，釆用化學(xué)活化法制備了高比表面積活性炭材料，比表面積1959m2/g；所制成的活性炭電極在6M的KOH中比電容為210F/g。還有人采用杏殼活性炭為原料，KOH為活化劑，制備了活性炭電極，以1MLiClO4/PC溶液作電解液，測(cè)得最大比電容為161F/g。也有通過(guò)利用微波輻射加熱并伴以KOH活化的方法，制備以無(wú)煙煤為前驅(qū)體的活性炭材料。在微波轄射7min后，得到的活性炭材料比電容達(dá)301F/g。
為深入探究不同前驅(qū)體炭化演變機(jī)制，理性設(shè)計(jì)構(gòu)筑微觀結(jié)構(gòu)，探索“工藝-結(jié)構(gòu)-性能”影響規(guī)律，中國(guó)粉體網(wǎng)旗下粉體公開(kāi)課平臺(tái)將于2021年8月13日舉辦網(wǎng)絡(luò)直播，屆時(shí)來(lái)自中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所的陳成猛研究員將作《電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域關(guān)鍵炭電極材料的研究開(kāi)發(fā)》報(bào)告，介紹不同前驅(qū)體炭化演變機(jī)制，以“工藝-結(jié)構(gòu)-性能”為原則，開(kāi)發(fā)成套工藝與裝備，建成噸級(jí)中試線，與用戶合作開(kāi)展應(yīng)用評(píng)測(cè)，建立指標(biāo)體系，推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化，打造“料-材-器-用”創(chuàng)新鏈，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
報(bào)告人介紹
陳成猛，博士，研究員，中科院山西煤化所課題組長(zhǎng)，中科院炭材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。2006年本科畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2012年于中科院煤化所獲博士學(xué)位，師從楊永崗研究員和楊全紅教授。讀博期間，于2010-2011年在德國(guó)馬普協(xié)會(huì)Fritz Haber所聯(lián)培，師從Robert Schloegl教授和蘇黨生研究員。致力于先進(jìn)炭材料研發(fā)，主持項(xiàng)目20余項(xiàng)，發(fā)表論文130余篇，授權(quán)專利22項(xiàng)，出版專著1部，主持制定標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。獲山西省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、侯德榜化工科技青年獎(jiǎng)等榮譽(yù)。2017年入選《麻省理工科技評(píng)論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”，2019年獲國(guó)家優(yōu)秀青年基金資助。
資料來(lái)源：
鄭景須：服務(wù)用戶，炭素新材料標(biāo)準(zhǔn)推動(dòng)行業(yè)持續(xù)發(fā)展
呂宗澤：碳電極材料定點(diǎn)活化制備及其結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能研究
李�。禾蓟�(jí)電容器及其電氣性能研究
吳澤軼，周琦等：炭材料在鋰離子電池負(fù)極材料鈦酸鋰中的應(yīng)用
張利慧：炭材料的致密化處理及其電化學(xué)性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/青黎）
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