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康飞宇丨储能用碳基纳米材料

已有 1164 次阅读 2020-5-12 15:57 |个人分类:科学书摘|系统分类:科研笔记| 储能用碳基纳米材料, 康飞宇, 科学出版社, 低维材料与器件丛书, 化学

随着信息技术、新能源汽车以及可再生能源等产业的快速发展,实现“绿色”和高效的能量存储与转换技术成为现代社会的重要议题,也是国家发展的全局性、战略性问题。



碳材料既可以作为储能活性材料,又可以构建能量输运网络,在锂离子电池、超级电容器、燃料电池等能量存储与转化器件中起着至关重要的作用。


然而,传统碳材料存在的微纳结构无序、缺陷多以及性能单一等问题成为应用于高性能能量存储与转化器件的主要瓶颈。纳米科学和技术的快速发展为碳材料的有序化和功能导向的微纳结构设计提供了机遇,使构建高效率、高容量的碳基电极材料和能源器件成为可能。在过去的二十多年间,碳基纳米材料及其在能源领域的应用成为材料研究领域的热点和重点方向。


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图1 近代碳材料的发展史


由清华大学康飞宇、干林、吕伟等老师编著的《储能用碳基纳米材料》一书,最近由科学出版社正式出版。该书为“低维材料与器件丛书”之一。本书基于作者多年在碳基储能材料领域的科研工作,结合国内外的最新科研成果,介绍了储能用碳基材料的特点、种类及未来趋势,力图从碳材料的层次化和有序化、多尺度下连续化碳网络的构建和碳-碳或碳-非碳界面调控等角度,深入地分析和介绍碳基纳米材料在储能领域的研究现状和发展趋势,提出了通过纳米结构的层次化、有序化和功能导向组装构建微纳超结构碳材料的思想。


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图2 从石墨中剥离出的石墨烯可以在锂离子电池中作为高效导电剂


全书共分九章,内容涵盖了储能用碳基材料的特点,储能用微纳超结构碳材料模型,燃料电池用纳米碳材料,锂离子电池用纳米碳材料,超级电容器用纳米层次孔碳材料,气体存储和热能存储用纳米碳材料,全碳太阳能电池用纳米碳材料,新型电池如锂-金属电池、锂-空气电池、锂-硫电池用纳米碳材料,等等。本书适合从事储能材料与器件研发,特别是将纳米碳材料应用于能量存储与转化方面的科研人员、高等学校与科研院所的师生和相关企业的技术人员参考学习。本书在撰写过程中得到了国内外许多同行的支持和帮助,特别是笔者所在实验室的老师、博士后、博士生的帮助与配合。在此,对大家的真诚合作与帮助表示衷心的感谢。对科技部国家重点研发计划“纳米科技”专项“微纳超结构碳材料的设计制备及高效能量转换与存储研究”的支持,国家自然科学基金委重点项目的支持,广东省委省政府首批引进的能源与环境材料创新团队项目的支持深表感谢。


本书尽可能反映出了该领域最新的科研成果,但由于碳基纳米材料和储能器件的科学研究日新月异,而笔者的水平和精力有限,某些成果在书中难免有所遗漏或反映不足,敬请广大读者批评指正。


作者简介


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储能用碳基纳米材料

(低维材料与器件丛书/成会明 总主编)

康飞宇,干林,吕伟 等 编著

责任编辑:翁靖一,付林林

北京:科学出版社,2020.3

ISBN:978-7-03-064586-9


本书为“低维材料与器件丛书”之一。作者从能源器件中电荷的存储和输运等原理出发,介绍了储能用碳基材料的特点、种类及未来趋势;通过对碳材料的纳米结构化、复合化、有序化结构设计和功能导向组装,构建具有多层次孔道结构、多尺度网络结构和多组分界面结构的新型微纳超结构碳材料,可大幅度提升现有能量存储和转换器件的性能。本书还分别对燃料电池、锂离子电池、超级电容器、太阳能电池、锂-金属电池、锂-空气电池、锂-硫电池用纳米碳材料的特点进行了细致分析。同时,对气体存储用和蓄热用纳米碳材料的特点也进行了分析介绍。


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