碳基材料由于其豐富的結(jié)構(gòu)形貌，優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、熱力學(xué)性能而備受關(guān)注，廣泛應(yīng)用于航空航天、核能、風(fēng)電、光伏、電子、冶金、化工、機(jī)械等領(lǐng)域，同時(shí)也是新一代戰(zhàn)機(jī)、運(yùn)載火箭、超高聲速飛行器、核反應(yīng)堆等重點(diǎn)領(lǐng)域不可缺少的關(guān)鍵材料。在前沿炭材料領(lǐng)域，我國(guó)處于世界領(lǐng)跑的位置，碳纖維、特種石墨、納米碳、多孔炭和儲(chǔ)能炭材料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)正加速崛起，在超級(jí)電容器、鈉離子電池等新型儲(chǔ)能器件中都有應(yīng)用。

多孔炭材料擁有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，大的比表面積，代表產(chǎn)品是活性炭。在儲(chǔ)能領(lǐng)域，多孔活性炭可用作超級(jí)電容器、鉛酸電池和電容型電池等電化學(xué)儲(chǔ)能器件的電極材料或添加劑。以瀝青為原料制備出來(lái)的活性炭通常具有更高的電導(dǎo)率，在應(yīng)用于超級(jí)電容器時(shí)，有助于降低器件內(nèi)阻，提高功率密度。但用作超級(jí)電容器電極的活性炭一直都沒(méi)有高度國(guó)產(chǎn)化，近80%都是國(guó)外進(jìn)口，面臨著工藝路線長(zhǎng)、產(chǎn)品指標(biāo)嚴(yán)苛、構(gòu)效關(guān)系復(fù)雜的技術(shù)難點(diǎn)。

硬炭作為一種新型負(fù)極材料，被認(rèn)為是最具商業(yè)化潛力的鈉離子電池負(fù)極材料。即使在高溫處理后，硬炭也不會(huì)石墨化，其內(nèi)部晶體排列無(wú)序、層間距大，使得硬炭負(fù)極在同等體積下能儲(chǔ)存更多電荷，提高了鈉離子電池的能量密度和續(xù)航能力，增加其循環(huán)穩(wěn)定性和充放電性能，延長(zhǎng)使用壽命。在制備方面，硬炭材料前驅(qū)體的選擇是技術(shù)關(guān)鍵，目前仍面對(duì)著難以找到廉價(jià)、適合大規(guī)模量產(chǎn)前驅(qū)體的瓶頸。

GHC-A300硬炭材料微觀形貌（圖源：國(guó)科碳美）

陳成猛研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)提出了一種制備硬炭材料的新方法，利用簡(jiǎn)易的低溫氫氣還原來(lái)調(diào)節(jié)酯化淀粉中的氧含量，適當(dāng)氧的脫除，在保證交聯(lián)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的同時(shí)，可在較低的炭化溫度促進(jìn)開放孔隙的閉合和碳層的定向排列。硬炭微球成功制備之后，表征結(jié)果展示最優(yōu)的樣品展現(xiàn)出超低的比表面積以及最高比例的贗石墨化結(jié)構(gòu)。該硬炭用作鈉離子電池的負(fù)極材料時(shí)，表現(xiàn)出高首效和高可逆比容量，在實(shí)際應(yīng)用中顯示出巨大的潛力。放眼望去，諸多新型碳材料的發(fā)展前景如何？超級(jí)電容器與硬炭負(fù)極材料該如何突破瓶頸？在儲(chǔ)能領(lǐng)域，新型碳材料又有著什么樣的表現(xiàn)？詳細(xì)內(nèi)容盡在7月24-26日將于成都舉辦的“2023全國(guó)新能源粉體材料暨鈉離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展論壇”，陳成猛研究員將帶來(lái)報(bào)告《新型多孔炭和硬炭材料的開發(fā)》，報(bào)告重點(diǎn)介紹了超級(jí)電容器發(fā)展現(xiàn)狀、超級(jí)電容器行業(yè)面臨問(wèn)題、超級(jí)電容碳國(guó)產(chǎn)化的難點(diǎn)，以及鈉離子電池對(duì)負(fù)極材料的迫切需求、并對(duì)相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。內(nèi)容包括：

1）先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)鏈概況；

2）超級(jí)電容活性炭的開發(fā)；

3）硬炭負(fù)極材料的研發(fā)；

4）儲(chǔ)能碳材料技術(shù)總目標(biāo)。

報(bào)告人簡(jiǎn)介

陳成猛，博士，研究員，709課題組長(zhǎng)，中科院碳材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，中科院石墨烯工程實(shí)驗(yàn)室副主任，山西省石墨烯技術(shù)工程研究中心副主任。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，2010-2011年在德國(guó)馬普學(xué)會(huì)Fritz Haber研究所學(xué)習(xí)。主要從事儲(chǔ)能碳材料與器件研究工作，主持項(xiàng)目20余項(xiàng)，發(fā)表論文120余篇，出版英文專著1部，主持制定國(guó)際和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。榮獲山西省自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、中國(guó)產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎(jiǎng)、中國(guó)化工學(xué)會(huì)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、侯德榜化工科技青年獎(jiǎng)、中國(guó)顆粒學(xué)會(huì)青年顆粒學(xué)獎(jiǎng)，中科院北京分院“啟明星”優(yōu)秀人才、第四批山西省新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)軍人才、三晉英才“拔尖骨干人才”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)家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金資助。

成都新能源論壇會(huì)務(wù)組

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