一、研究背景

   沥青是一种由多环芳烃及其非金属衍生物组成的复杂混合物，其高碳含量特性使其在能源领域备受关注。作为碱金属离子电池及超级电容器炭电极材料的前驱体，沥青的利用不仅可拓展其应用潜力、提升其价值，而且与国家对创新能源解决方案的推动高度契合。然而，在沥青直接热解过程中，液相炭化难以精准控制，形成的微结构往往具有高取向性和较小的层间距，这在一定程度上限制了其电化学性能的提升。因此，调节沥青衍生炭材料的微结构以增强其电化学性能具有重要意义。

二、工作简介

图文摘要

该综述首先回顾了沥青分子的四组分（饱和分、芳香分、胶质、沥青质）特征，指出轻组分挥发生成缺陷，重组分保留骨架，导致石墨、软炭、硬炭、多孔炭在锂/钠/钾离子电池及超级电容器中呈现层间距小、取向高、闭孔不足的共性瓶颈，限制了离子扩散与容量释放。

随后，该综述讨论了通过不同微结构工程方法开发沥青基碳质材料的最新进展。分子层面，通过溶剂分级调控轻/重组分比例，采用预氧化、自由基交联、化学氧化引入含氧/磷/氮交联网络以抑制石墨化并扩大层间距，并与酚醛树脂、Zn-葡糖酸盐共炭化，利用酯化键合或ZnO模板构筑闭孔；材料层面，进行N/P/S/F杂原子掺杂以提升电子密度与离子吸附，借助缺陷工程引入体相缺陷降低扩散势垒，通过层间距/孔隙工程实现微-介-大孔分级，并以多策略协同实现容量、倍率与循环性能的整体提升。

最后，从材料结构的精细调节、规模化制备、循环利用三方面展望：融合人工智能/机器学习与多尺度数据库，实现“前驱体-工艺-性能”智能预测；依托Aspen Plus/HYSYS流程模拟，构建预处理-炭化-活化全链条优化框架，降低能耗并提升一致性；提出“道路养护-废沥青回收-炭材料-储能器件-电网调峰”闭环体系，并用生命周期评估量化碳足迹、经济性及环境影响，为沥青基炭材料的绿色规模化应用提供可行路线。

New Carbon Materials 文章信息

MENG Chao, ZHANG Yan, WANG Ning, ZHENG Xue-qing, KONG De-yu, HU Han, WU Ming-bo. Microstructure modulation strategies from pitch molecules to derived carbon materials for electrochemical energy storage[J]. New Carbon Materials, 2025, 40(4): 837-859.

孟超，张燕，王宁，郑雪晴，孔德玉，胡涵，吴明铂. 从沥青分子到电化学储能用衍生炭材料的微观结构调控策略[J]. 新型炭材料（中英文），2025, 40(4): 837-859.

DOI: 10.1016/S1872-5805(25)61010-9

原文链接：https://www.sciengine.com/NCM/doi/10.1016/S1872-5805(25)61010-9

期刊官网：

http://xxtcl.sxicc.ac.cn/

国际版主页：

https://www.sciencedirect.com/journal/new-carbon-materials

期刊公众号