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期刊信息/Journal information
新型炭材料
中国科学院山西煤炭化学研究所
新型炭材料

中国科学院山西煤炭化学研究所

成会明

双月刊

1007-8827

tcl@sxicc.ac.cn

0351-2025254

030001

太原市165信箱

新型炭材料/Journal New Carbon MaterialsCSCD北大核心CSTPCDEISCI
查看更多>>本刊创刊于1985年，是由中国科学院主管，中国科学院山西煤炭化学研究所主办，科学出版社出版，向国内外公开发行的国家级学术刊物(季刊)。刊载内容为有关炭材料及其分支学科的基础科学、技术科学和与炭材料有关的边缘学科领域研究的最新成果，设有研究论文、研究简报、综述、专论、学术活动信息等栏目。主要读者对象是从事与炭材料的研究、制造、应用、教学有关的广大科技工作者和高等院校师生。
正式出版
收录年代

    高比能快充型钠离子电池炭负极:进展与挑战

    黎璟泓张一波贾怡然杨晨旭...
    729-742页
    查看更多>>摘要：钠离子电池具有优异的快充能力与低温特性，加之钠元素资源丰富、成本低廉的优势，已成为下一代非资源限制型高效储能体系的首选。无定形炭材料作为钠离子电池实用化进程的关键负极材料，具备较高首次库伦效率、低嵌钠平台及稳定性好等优点。然而，目前无定形炭负极存在平台储钠动力学差以及高平台容量与高平台电位无法兼得的问题，导致钠离子电池的快充性能、能量密度以及安全特性难以全面兼顾，严重阻碍了钠离子电池的产业化进程。本文聚焦制约钠离子电池碳负极发展的关键瓶颈，分析了无定形炭平台储钠各基元步骤的动力学行为，从电极-电解液界面和无定形炭微观结构调控两方面梳理了构建高比能快充型钠离子电池的工作进展，并探讨了影响平台储钠动力学与平台电位的关键要素，最后针对钠离子电池碳负极的发展方向与关键挑战进行了简要评述和展望，以期推动实用型钠离子电池碳负极材料的发展。

    钠离子电池炭负极平台储钠动力学平台电位固态电解质界面

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    钠离子电池负极材料综述

    Syed Ali Riza旭日干刘琦Muhammad Hassan...
    743-769页
    查看更多>>摘要：锂离子电池在电动车和便携式智能设备中已广泛应用，但其资源日渐枯竭，并且需求不断上升，亟需满足。钠离子电池因其成本较低，且钠元素在自然界中储量丰富，成为替代或补充锂离子电池的有前景候选者，可应用在大规模储能装置中。钠离子电池负极材料是电池的重要组成部分，但与正极相比，关于负极的研究相对较少，且仍存在瓶颈。本综述全面讨论了各种基于碳的负极、金属化合物负极和有机负极的研究进展，涉及插层、合金化和转化等不同反应机制，以深入揭示其前景与挑战。讨论了结构改性、纳米结构、掺杂、涂层和固态电解质界面改性等策略，这些策略对钠离子电池负极的电化学性能具有显著影响。还需深入理解钠化机制，以增强钠化和去钠过程中的氧化还原反应动力学。开发经济环保的负极材料，合成具有商业可行性、高初始库伦效率和优良电化学性能的材料，是推动钠离子电池负极材料商业化的必要条件。

    钠离子电池负极炭材料金属化合物有机物

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    氮掺杂炭材料综述:制备、性质和储钠应用实例

    苑仁鲁侯若洋商蕾刘学伟...
    770-795页
    查看更多>>摘要：杂原子掺杂作为一种强大的缺陷工程策略，可赋予炭材料独特的电子结构和高化学活性，对其结构调控和高性能应用潜力开发具有重要意义。氮原子具有与碳原子相似的原子半径、较高的电负性以及多种构型，因此氮掺杂炭材料得到了广泛的研究。本文主要综述了氮掺杂炭材料的制备方法和性质，并以其作为钠离子电池和钠离子电容器负极为例讨论了其应用潜力。重点详细介绍了原位和后处理的制备策略;讨论了氮含量和构型与结晶度、电导率、润湿性、化学反应活性以及储钠性能的关系。同时本文也介绍了本课题组的相关研究成果。这篇综述有望为氮掺杂炭材料的可控制备和结构设计提供有力的指导。

    氮掺杂炭材料氮构型制备方式性质储钠

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    可充电钠离子电池硬炭负极的前驱体工程

    穆保毅迟春蕾杨鑫后皇甫超...
    796-823页
    查看更多>>摘要：硬炭材料以其卓越的成本效益、环境友好性以及丰富的前驱体资源，正逐渐成为钠离子电池中极具前景的负极材料。硬炭中的石墨畴、丰富的孔隙结构以及湍流状的碳层对其储钠性能具有显著影响。然而，硬炭的微观结构十分复杂，且在很大程度上源自于前躯体材料。因此，本综述详细阐述了前躯体材料的官能团(包括含氧官能团和杂原子)和微观结构(包括形貌和孔隙结构)对硬炭物理与电化学性能的影响。此外，还讨论了炭化条件(包括炭化温度、升温速率和气氛)对最终炭样品性能的影响。本综述总结的策略和前景旨在为设计高性能钠离子电池硬炭材料提供实际指导，这些见解同样有望对其他储能系统有所助益。

    钠离子电池硬炭前驱体负极纳米结构

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    中空炭球的设计及其在室温钠硫和钾硫电池中的应用进展

    齐子欣骆赛男阮佳锋袁涛...
    824-843页
    查看更多>>摘要：室温钠-硫(Na-S)和钾-硫(K-S)电池因其原料储量丰富、能量密度高、成本低等优点受到广泛关注。然而，严重的穿梭效应、较大的体积膨胀和较差的导电性阻碍了它们的发展。为了解决这些问题，构建具有丰富载硫空间、充足亲硫位点、高固硫能力、高导电性的碳基材料是一种有效的策略。其中，结构可调、成分可控的空心炭球作为硫载体在Na-S和K-S电池中表现出良好的应用前景。本文综述了近年来通过复合空心炭球策略提高Na-S和K-S电池性能的研究进展。首先，总结了空心炭球的优点、合成方法以及制备空心炭球/硫复合材料的策略。其次，讨论了空心炭球在Na-S和K-S电池中的应用，以及各自性能改善的机理。最后，展望了空心炭球在金属-硫电池中应用的挑战和前景。

    中空炭球钠硫电池穿梭效应钾硫电池电化学性能

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    三维碳基导热网络的设计、进展和挑战

    井源刘汉卿周锋戴昉纳...
    844-871页
    查看更多>>摘要：5G时代的到来刺激了密集集成化的大功率电子器件的快速发展。三维导热网络因其卓越的导热性和导电性，以及可调节的结构特性，被认为是提高电子器件性能的可行关键材料。本综述介绍了碳基三维导热网络的重要概述，强调了炭材料之间的制备-结构-性能关系及其在不同场景中的应用。首先，详细讨论了热导率的微观原理，这是指导三维炭材料热导率增强的关键因素。此外，深入研究了利用石墨烯、泡沫炭和碳纳米管等不同炭材料构建三维网络的方法。重点介绍了将二维石墨烯组装成三维石墨烯网络的制备技术及其对导热性能的影响。最后，提出了碳基三维导热网络存在的挑战和发展前景。该综述为下一代三维碳基导热网络材料的设计和构建提供参考。

    炭材料三维网络石墨烯导热率热传输

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    金属有机框架及其衍生物在锂离子电容器中的应用

    赵沙沙张熊李晨安亚斌...
    872-895页
    查看更多>>摘要：为满足不断增长的能源存储需求，迫切需要既有高能量密度又具有高功率密度的能源存储装置。锂离子电容器(LICs)可有效平衡传统电池的高能量密度与超级电容器(SCs)的卓越功率密度和长寿命。然而，LICs的发展面临着正负极之间动力学过程和容量不匹配的问题。金属有机框架(MOFs)及其衍生物具有大的比表面积、丰富的孔结构、多样的拓扑结构以及可定制的活性位点而受到广泛关注，成为实现高性能LICs的有力候选材料。MOF衍生炭因其高的电导性和大的比表面积，可提供更多电荷存储位点和快速离子传输通道。MOF衍生的过渡金属氧化物具有高比容量和优异的电化学稳定性。此外，MOF衍生的金属化合物/炭之间的协同效应，增强了电容性和法拉第反应，从而有利于提高其整体电化学性能。本综述系统总结了 MOFs及其衍生物在LICs领域的最新研究进展。文章首先概述了 LICs的基本原理，然后探讨了MOF基复合材料的合成策略及配体选择。接着，分析了原始MOFs及其衍生材料(如碳材料和金属化合物)在提升LICs性能方面的优势。最后，本文讨论了 MOFs及其衍生物在LICs应用中所面临的主要挑战，并提出了未来研究的方向和建议。

    锂离子电容器MOFs过渡金属氧化物能量密度功率密度

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    高性能锂离子电池硅阳极碳包覆涂层的研究进展

    徐泽宇邵海波王建明
    896-917页
    查看更多>>摘要：近年来，能源需求的快速增长极大地促进了锂离子电池的发展。硅阳极以其极高的理论容量、相对较低的Li+嵌入电压和丰富的硅资源而备受关注。然而，充放电过程中巨大的体积膨胀和脆弱的固体电解质界面(SEI)膜阻碍了硅基阳极的商业应用。将Si材料与各种炭材料相结合，有利于增强材料结构稳定性和优化电极界面特性。本文介绍了作为硅阳极三维保护涂层的不同炭材料，概述了其主要制备方法。迄今为止，炭材料作为硅阳极保护涂层仍存在一些不足，有必要对碳保护涂层进行改性处理。重点介绍了碳保护涂层改性的最新研究进展，提出了硅阳极三维碳涂层的潜在替代材料。本综述将为高性能锂离子电池硅阳极三维保护涂层的设计提供一定的指导和参考。

    锂离子电池硅阳极三维碳涂层碳改性储锂性能

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    碳基锌离子电容器研究进展

    罗俊辉肖浩鸣彭俊王福健...
    918-945页
    查看更多>>摘要：锌离子电容器(ZICs)由电容器型电极和电池型电极组成，不仅具备与超级电容器相当的高功率密度和电池级的高能量密度，而且还具有资源丰富、安全性高、环境友好等优点，因此被视为最具发展前景的能量储存与转换装置。然而，ZICs仍面临比容量不足、循环寿命短以及工作电压低和工作温度范围窄等问题，这些缺点阻碍了其实际应用。为应对这些挑战，本文对碳基ZICs的基础理论进行了全面概述，并从碳阴极、电解质和锌阳极三个方面总结了 ZICs的近期研究进展。特别地，本文重点阐述了炭材料结构和表面化学性质调控对ZICs电化学性能的影响，为推动下一代高性能ZICs的开发与实际应用提供了理论指导。

    锌离子电容器电化学性能炭材料孔结构表面化学性质

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    碳组分对碳基过渡金属电解水析氢催化剂性能影响

    李国华王静任锦添刘洪辰...
    946-972页
    查看更多>>摘要：析氢反应，作为一种最有前途的制氢技术其在能源转换和存储领域的重要性日益凸显。开发具有优异电化学性能的非贵金属材料对促进电催化的实际应用至关重要。碳基过渡金属催化剂具有较高的活性和稳定性，对降低氢气生产成本和促进氢气工业的发展具有重要意义。然而目前仍缺乏关于碳组分对碳基过渡金属电催化剂性能影响的相关综述。因此，本文总结了与电解水析氢有关的过渡金属/碳的文献，讨论了复合结构中碳组分的设计策略及其对催化性能的影响，包括杂原子掺杂的电子结构调整、形貌调整、以及自支撑材料对碳基过渡金属催化剂的影响。这篇综述不仅分析了电解水析氢反应的进展，而且为指导高性能碳基过渡金属催化剂的合成提供了见解。

    碳基过渡金属催化剂杂原子掺杂形貌调控自支撑材料电解水

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