谢莉婧介绍,氧化还原法剥离效率高、易放大,并可引入含氧官能团和晶格空位,是规模化制备石墨烯粉体的经典路线。

第5届锂电“达沃斯”论坛现场

第5届锂电“达沃斯”论坛现场

锂电“达沃斯”-中国电池11月23日讯(张倩 梁小婧 广东汕头 图文直播)11月23日,一年一度的全球电池行业盛会——第5届中国(广东·汕头)锂电新能源产业国际高峰论坛(ABEC 2017,锂电“达沃斯”)在广东汕头隆重开幕,来自全球锂电新能源产业链的矿产资源、正负极材料、隔膜、电解液、设备、检测、电芯制造及组装(PACK)、电池管理系统(BMS)、新能源汽车、充电桩、储能等700多位重量级贵宾、行业企业家出席。

中国科学院山西煤化所博士谢莉婧

中国科学院山西煤化所博士谢莉婧

23日下午,中国科学院山西煤化所博士谢莉婧在论坛上做了主题演讲,分享了《石墨烯与多孔炭的批量制备与超级电容应用》,中国电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:

谢莉婧介绍,石墨烯是当前社会各界关注的热点,自从2004年发现以来,它已展现出许多优异的特性,比如高的电导率和热导率以及较大的比表面积。石墨烯翻开了二维材料的新篇章,有望带来能源存储与转化、电子、航空航天等领域的技术革命。

石墨烯材料如何制备?“以石墨为原料,通过氧化还原法,就可以实现石墨烯粉体的高效制备。这是一条经典的工艺路线,具有剥离效率高、材料比表面积大、过程易放大等优点。同时,由于需要经过氧化过程,石墨烯表面必然会引入大量含氧官能团,这些官能团在移除后,还会产生晶格缺陷,这都为石墨烯带来了丰富的表面化学。”谢莉婧表示,除了官能团和晶格缺陷,石墨烯的片径和层数等微观结构,都会影响它的电子结构、导电导热和润湿等性能。从而决定它在储能、功能材料和催化等领域的应用效果。因此,我们需要深入研究石墨烯的表面化学,并面向应用进行结构和功能调控。这是石墨烯领域的共性关键科学问题之一。

谢莉婧提醒,由于石墨烯粉体的密度极低,虽然纳米尺度上性能非常优异,但在应用时却容易团聚,性能难以发挥,加工也比较困难。为此,中国科学院山西煤化所提出两个解决方案:第一,把石墨烯作为功能填料,通过纳米分散和界面调控,与油墨和高分子基材高效复合,提升材料性能;另一方面,也可把石墨烯作为基本结构单元,组装薄膜、泡沫等结构/功能一体化宏观体材料,并保持其原有的纳米效应。“在纳米复合方面,我们突破了石墨烯在液相中的纳米分散技术,将石墨烯分别引入导电油墨和高分子材料中,仅仅微量的石墨烯添加就可以大幅改善材料的力学、导电和导热等性能。我们还进一步形成了柔性电子等器件的应用示范,这些工作已经成为石墨烯复合应用的典型案例。”谢莉婧透露。

据悉,中国科学院山西煤化所立足材料化学与化工学科基础,依托煤化所在炭材料领域的深厚积淀,面向石墨烯的批量化制备与应用,开展了石墨烯表面化学与宏观组装等共性科学问题研究。探明了内在的反应机理,开发了先进技术方法,为实现石墨烯的“料要成材,材要成器,器要成用”奠定了基础,促进了我国石墨烯的产业化进程。

谢莉婧介绍,目前,中国科学院山西煤化所正基于二维石墨烯平台,研究并理解炭材料的表面化学与宏观组装等共性问题,并建立其与应用的构效关系,为石墨烯的批量化制备与应用奠定理论基础。

未来,中国科学院山西煤化所将面向超级电容应用需求,开发石墨烯和电容炭规模化可控生产技术,形成器件组装与应用示范,实现关键电极材料自主化,从源头促进性能提升和行业进步。

(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)

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