碳材料的功能化與復(fù)合關(guān)鍵技術(shù)及儲能應(yīng)用
成果概況
成果類別: | 應(yīng)用技術(shù) | 體現(xiàn)形式: | 新技術(shù) | 課題來源: | 國家科技計(jì)劃 |
起止時(shí)間: | 2005.01 至2014.12 | 研究形式: | 獨(dú)立研究 | 所處階段: | 成熟應(yīng)用階段 |
成果屬性: | 原始性創(chuàng)新 |
成果簡介
1. 任務(wù)來源:
(1) 國家973前期研究計(jì)劃(2012CB6268),高能量太陽光響應(yīng)性納米碳分子儲能基礎(chǔ)研究;
(2) 國家自然科學(xué)基金委(51173127),基于可控氟化碳納米材料的高比能量鋰儲能電池的研究;
(3) 天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃(10JCZDJC22400)石墨烯/碳納米管復(fù)合膜透明電極的制備及其光伏應(yīng)用
2. 技術(shù)原理:針對材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、復(fù)合均勻性差和界面相互作用弱的問題,提出了一種新型可控功能化與復(fù)合關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了對碳材料的分子間作用力和碳氟半離子鍵的調(diào)控,獲得了具有高容量、高穩(wěn)定和可控釋放特性的碳儲(熱/電)能材料。
3. 技術(shù)先進(jìn)性及與國內(nèi)外的比較:
(1) 發(fā)明了可控分子級功能化的技術(shù),實(shí)現(xiàn)了碳材料與光敏分子級的均勻復(fù)合,揭示了碳材料表面分子間氫鍵的形成機(jī)理,獲得了能量密度為131 Wh/kg和半衰期為50天的光儲熱碳材料。該指標(biāo)為國際報(bào)道的最高值,比2014年美國麻省理工學(xué)院材料的能量密度高1~2倍,半衰期延長1-2個數(shù)量級。
(2) 發(fā)明了可控氣相氟化技術(shù),實(shí)現(xiàn)了氟化碳材料的氟碳比和碳氟化學(xué)鍵型的控制,揭示了碳氟半離子鍵的形成機(jī)理,在國際上首次報(bào)道了含碳氟半離子鍵的氟化石墨烯,獲得了氟碳結(jié)構(gòu)可控的氟化碳材料。
(3) 發(fā)明了制備三維互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)氟化碳材料的固/液界面復(fù)合技術(shù),實(shí)現(xiàn)了高離子電導(dǎo)率和電化學(xué)窗口電解液之間界面浸潤性的匹配,獲得了比能量為2200 Wh/kg和比功率為8000 W/kg的氟化碳正極材料。
4. 目前光敏碳材料和氟化碳材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用,技術(shù)成熟度達(dá)到5級。
5. 存在問題:進(jìn)一步降低成本,擴(kuò)大再生產(chǎn)。
應(yīng)用前景
主要應(yīng)用行業(yè): | 科學(xué)研究和技術(shù)服務(wù)業(yè) | 知識產(chǎn)權(quán)形式: | 專利 |
應(yīng)用狀態(tài): | 產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用 | 擬轉(zhuǎn)化方式: |
單位概況
完成單位: | 天津大學(xué) | ||
單位地址: | 天津市南開區(qū)衛(wèi)津路92號 | ||
單位電話: | 022-27401154;27405564 |
聯(lián)系方式
聯(lián)系人: | 劉濤 | 聯(lián)系人電話: | 022-27405744 | 聯(lián)系人Email: | liutao_222@tju.edu.cn |
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