浙大涂江平/张玲洁AM: 用于构建高效储能多功能碳复合材料的一步膨化碳化法

碳材料在电化学能量存储和转换的发展中起着至关重要的作用。目前，通过一步合成工艺制备具有可控形态、可调尺寸和可调成分的多功能碳基复合材料仍然是一个巨大的挑战。

在此，浙江大学涂江平教授、张玲洁等人开发了一种强大的一步麦芽糖基膨化碳化技术，可以大规模构建多尺度碳基复合材料。

麦芽糖可以通过一步膨化碳化工艺直接转化为分级多孔交联膨化碳（CPC），作者以此制备了大量示例（CPC/Si、CPC/TiO₂、CPC/TiN、CPC/Ni、CPC/NbC、CPC/Li₂S、CPC/碳等），多功能碳复合材料的形成机制归因于麦芽糖的膨化碳化以及麦芽糖与前体之间的原位碳热反应。

图1. 基于CPC 的复合材料的示意性制造过程以及光学照片

作为证明电化学储能应用潜力的示例，Li₂S被均匀地原位注入CPC以制造 CPC/Li₂S复合正极，具有高表面积、大孔隙率、增强的导电性和增加的活性位点。

与其他对应物相比，设计的S掺杂 CPC/Li₂S正极显示出优异的电化学性能和更高的倍率容量（2 C时为621 mAh g^-1）、更小的极化和增强的长期循环性能。该研究为构建用于高级能量存储和转换的多功能组件的可调碳复合材料提供了一种通用方法。

图2. 基于CPC的复合材料的表征、电化学性能和DFT计算

A Powerful One-Step Puffing Carbonization Method for Construction of Versatile Carbon Composites with High-Efficiency Energy Storage, Advanced Materials 2021. DOI: 10.1002/adma.202102796

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浙大涂江平/张玲洁AM: 用于构建高效储能多功能碳复合材料的一步膨化碳化法

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