【會議報告】電化學儲能無定形炭材料結構調控及技術開發

中國粉體網訊  炭材料作為新能源領域的核心材料之一，廣泛應用于超級電容器、鋰離子電池、鈉離子電池等儲能器件。隨著全球能源結構轉型加速，新能源車、儲能系統、消費電子等領域對高性能炭材料需求激增，行業迎來高速發展期。

在眾多炭材料中，根據石墨化難易程度和微觀結構特征，可將其分為石墨和無定形碳兩大類。其中，石墨具有高度有序的層狀結構，是目前鋰離子電池負極材料的主流選擇；而無定形碳則因其獨特的無序結構和可調控的性能，在新型儲能器件中展現出巨大潛力。無定形碳的微觀結構介于完全無序和部分有序之間，這種特殊的結構使其既保留了碳材料優異的導電性和化學穩定性，又可通過調控前驅體和制備工藝實現性能的精準定制。

無定形碳包括硬炭和軟炭，硬炭是指在2500℃以上也很難石墨化的炭材料，因其高的機械硬度而得名，制備硬炭材料的前驅體常見的有生物質、合成聚合物和化石燃料等。軟炭是一種低溫下形成石墨化程度較低的無定形炭，而在2500℃以上能夠完全石墨化形成具有較高石墨化程度的炭材料。制備軟炭材料的前驅體主要包括石油化工原料及其下游產品，如煤、瀝青、石油焦等。

而多孔炭則是一種具有大量孔隙結構的炭材料，其孔隙可分為微孔（＜2nm）、中孔（2-50nm）、大孔（＞50nm）三類。多孔炭具有比表面積大、導電性能優良、耐酸堿腐蝕等特點，常見的多孔炭有活性炭、炭氣凝膠等。

近年來，以硬炭、軟炭和多孔炭為代表的無定形炭材料在電化學儲能領域中扮演著越來越重要的角色。相較于石墨材料，無定形炭前驅體來源廣泛、結構難以精確描述、儲能行為復雜多樣，給學術研究和工程化放大都帶來了很大的挑戰。

針對各類負極材料的產業化技術與國內外市場狀況，中國粉體網將于2025年6月24-25日在安徽·合肥舉辦第二屆硅基負極材料技術與產業高峰論壇暨2025CVD硅碳負極材料前沿技術論壇。大會旨在為負極材料產業鏈上中下游企業搭建深度交流的平臺，開展產、學、研合作，助推負極材料行業持續健康發展。屆時，來自中國科學院山西煤炭化學研究所的蘇方遠研究員將作題為《電化學儲能無定形炭材料結構調控及技術開發》的報告。

本報告將結合團隊在以生物質、煤和瀝青為前驅體開發無定形炭材料的研究基礎，系統闡述儲能用無定形炭的結構調控方法以及在鋰離子電池、鈉離子電池和超級電容器中的儲能行為，并結合工程化放大經驗分享體會。

專家簡介：

蘇方遠，男，博士，中國科學院山西煤炭化學研究所研究員、課題組長、中國科學院大學博士生導師，中國科學院青促會會員、中國科學院特聘研究崗位、山西省“三晉英才”優秀青年人才、IEC TC113工作組專家。主要從事炭材料結構設計、構效關系解析及電化學儲能器件研究工作。近5年來主持及參與了包括國家重點研發計劃在內的20余項科研項目。在Adv. Mater., ACS Energy Lett.，Energy Storage Mater.等刊物發表SCI論文50余篇，申請發明專利23余項，參與制定國內/IEC標準3項、參與編寫中英文專著3部，獲軟件著作權3項，曾獲中國產學研合作創新成果獎一等獎、天津市自然科學一等獎。

參考來源：

孟慶施《鈉離子電池無定形碳負極材料研究》

孟令強《鋰離子電池無定形炭負極材料制備及低溫電化學性能研究》

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