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我组孙国华副研究员参加第七届中国煤焦化行业技术发展论坛

时间:2019-10-08   作者:孙国华   

2019年9月25日-9月27日,第七届中国煤焦化行业技术发展论坛在山西太原举办。我组孙国华博士受邀作报告,系统介绍了中科院山西煤化所在煤基石墨烯、煤基电容炭及超级电容器全产业链条的技术进展,并对煤基石墨烯和电容炭的批量化制备技术攻关、超级电容器的组装及其在道钉灯、电动车等领域的应用示范进行了重点论述

超级电容器作为新型电化学储能器件,具有高功率密度(>10 kW/kg)、快速充放电(<1 min)、长循环寿命(>20万次)、宽工作温度(-40~60 oC)、安全可靠(无活泼锂金属,不燃烧或爆炸)、绿色环保等独特优点。近年来,在城市轨道交通、风力/光伏发电、高铁、移动电子元件等民用领域,以及航母舰载机电磁弹射、陆军亿能武器(微波、激光、电磁)、空军陆基近防炮、无人机弹射等国防军工领域均得到了广泛应用。其中,电容炭是超级电容器的关键核心材料,约占超级电容器成本的30%。然而,由于电容炭尚未国产化,长期依赖国外进口,对我国国防军工安全及民用电容器性能提升造成极大影响,基于此,高性能电容炭批量化制备技术对超级电容器产业链的推动具有重大战略价值。与此同时,石墨烯是发现于2004年的新型碳材料,具有独特的二维纳米结构,并具备电子迁移率高、导电/导热性能优异、力学性能出色、比表面积大、透光率高等一系列优异的理化性质,面对着市场与产业对于石墨烯的急切应用需求,石墨烯应用技术发展进度却相对滞后,尤其是成熟可产业化的应用技术成果仍十分欠缺,导致石墨烯产业发展速率和规模始终难以达到预期。通过石墨烯与电容炭的高效复合,能够大幅提高超级电容器的功率密度,有望为石墨烯在新能源储能领域的大规模应用打开突破口。

此外,煤炭作为一种高碳资源,不仅是化石燃料和化工原料,也是先进炭材料的优质前驱体。以煤为原料既可以生产传统活性炭、炭块、炭电极,也可以制备富勒烯、碳纳米管、石墨烯、中间相沥青纤维等具有高附加值的新型炭材料。从战略价值角度来看,煤基炭材料的大力发展有助于升资源利用的最优化,实现黑色煤炭绿色发展、高碳资源低碳发展。


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