[00142820]碳材料的功能化与复合关键技术及储能应用

1. 任务来源： （1） 国家973前期研究计划（2012CB6268）,高能量太阳光响应性纳米碳分子储能基础研究; （2） 国家自然科学基金委（51173127）,基于可控氟化碳纳米材料的高比能量锂储能电池的研究; （3） 天津市应用基础研究计划（10JCZDJC22400）石墨烯/碳纳米管复合膜透明电极的制备及其光伏应用 2. 技术原理：针对材料的化学结构复杂、复合均匀性差和界面相互作用弱的问题,提出了一种新型可控功能化与复合关键技术,实现了对碳材料的分子间作用力和碳氟半离子键的调控,获得了具有高容量、高稳定和可控释放特性的碳储（热/电）能材料。 3. 技术先进性及与国内外的比较： （1） 发明了可控分子级功能化的技术,实现了碳材料与光敏分子级的均匀复合,揭示了碳材料表面分子间氢键的形成机理,获得了能量密度为131 Wh/kg和半衰期为50天的光储热碳材料。该指标为国际报道的最高值,比2014年美国麻省理工学院材料的能量密度高1～2倍,半衰期延长1-2个数量级。 （2） 发明了可控气相氟化技术,实现了氟化碳材料的氟碳比和碳氟化学键型的控制,揭示了碳氟半离子键的形成机理,在国际上首次报道了含碳氟半离子键的氟化石墨烯,获得了氟碳结构可控的氟化碳材料。 （3） 发明了制备三维互穿网络结构氟化碳材料的固/液界面复合技术,实现了高离子电导率和电化学窗口电解液之间界面浸润性的匹配,获得了比能量为2200 Wh/kg和比功率为8000 W/kg的氟化碳正极材料。 4. 目前光敏碳材料和氟化碳材料已经实现了应用,技术成熟度达到5级。 5. 存在问题：进一步降低成本,扩大再生产。