陳成猛,博士,研究員,709課題組長,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年在德國馬普學(xué)會Fritz Haber研究所學(xué)習(xí)。主要從事儲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,主持制定國際和國家標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)。榮獲山西省自然科學(xué)一等獎、中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎、中國化工學(xué)會技術(shù)發(fā)明獎二等獎、侯德榜化工科技青年獎、中國顆粒學(xué)會青年顆粒學(xué)獎,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《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng)新35人”,2019年獲國家自然科學(xué)優(yōu)秀青年基金資助。
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,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、多孔炭和儲能炭材料等相關(guān)產(chǎn)業(yè)正加速崛起,在超級電容器、鈉離子電池等新型儲能器件中都有應(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。在儲能領(lǐng)域,多孔活性炭可用作超級電容器、鉛酸電池和電容型電池等電化學(xué)儲能器件的電極材料或添加劑。以瀝青為原料制備出來的活性炭通常具有更高的電導(dǎo)率,在應(yīng)用于超級電容器時,有助于降低器件內(nèi)阻,提高功率密度。但用作超級電容器電極的活性炭一直都沒有高度國產(chǎn)化,近80%都是國外進(jìn)口,面臨著工藝路線長、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,硬炭也不會石墨化,其內(nèi)部晶體排列無序、層間距大,使得硬炭負(fù)極在同等體積下能儲存更多電荷,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,目前仍面對著難以找到廉價、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,利用簡易的低溫氫氣還原來調(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,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,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?超級電容器與硬炭負(fù)極材料該如何突破瓶頸?在儲能領(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)介紹了超級電容器發(fā)展現(xiàn)狀、超級電容器行業(yè)面臨問題、超級電容碳國產(chǎn)化的難點(diǎn),以及鈉離子電池對負(fù)極材料的迫切需求、并對相關(guān)技術(shù)發(fā)展進(jìn)行了展望。內(nèi)容包括:
先進(jìn)碳材料產(chǎn)業(yè)鏈概況;
超級電容活性炭的開發(fā);
硬炭負(fù)極材料的研發(fā);
儲能碳材料技術(shù)總目標(biāo)。
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