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【学术前沿】双碳目标下的能源革新:碳纳米材料与铝离子电池技术新突破

来源:超级管理员 发布时间:2025-03-04 作者: 阅读数:1006次

    在全球能源结构转型加速推进的背景下,如何突破传统储能技术瓶颈、发展可持续能源技术成为学界焦点。近日,日本冈山大学Yasuhiko HAYASHI教授与山东大学陈皓教授,受高超教授邀请,分别围绕碳纳米材料热电转换、铝离子电池两大前沿领域,分享了具有里重要意义的研究成果。

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HAYASHI教授,现任冈山大学环境生命自然科学研究院教授,兼任该校研究战略推进本部副部长。这位兼具产业界(摩托罗拉日本研究院)与剑桥大学、丹麦技术大学等国际顶尖机构研究经历的学者,带来了题为“Carbon nanotube yarn thermoelectric power generation device and aluminum ion-mediated energy storage devices”的前沿报告。团队创新性开发出少壁碳纳米管(FW-CNT)纱线柔性热电装置,通过分子尺度仅1.3nm的N-DMBI掺杂剂与3000K焦耳退火预处理的协同作用,成功实现稳定n型掺杂,获得423K条件下2.40mW·m⁻¹·K⁻²的创纪录热电功率因子。在储能领域,其研发的铝离子电池采用孔径2-8nm多孔碳阴极,通过AlCl₄⁻离子表面吸附/脱附机制,展现出超越传统锂电体系的资源可持续性与安全性优势。

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山东大学晶体材料国家重点实验室陈皓教授则以“Aluminum-graphene batter”为题,系统阐述了新型铝离子电池体系的创新路径。这位国家高层次青年人才、R&D 100大奖获得者——陈皓教授,2017年博士毕业于咱们浙江大学高超教授领衔的纳米高分子课题组(Nano-Polymer Group),是一名优秀的NPer。陈教授从三个维度破解铝电池技术困局:通过晶格缺陷工程揭示AlCl₄⁻在石墨烯中的插层机制,构建三维石墨烯电极提升离子传输效率,创新电解质/电极界面调控策略。其研发的铝-石墨烯电池在循环寿命(25万次),倍率性能(3秒内充放电)等核心指标取得突破性进展,相关成果被《人民日报》《新华网》等主流媒体深度报道,为电网级储能提供了中国方案。

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两位学者的研究虽技术路线各异,但共同指向后锂电时代的能源技术革新:HAYASHI教授团队通过纳米材料合成与物性解析,开发出兼具高效热电转换与铝离子存储能力的双功能体系;陈皓教授团队则聚焦石墨烯组装结构工程,开创铝电池电极材料设计新范式。这些突破不仅为可再生能源并网消纳提供了关键技术支撑,更在减少战略资源依赖、提升储能本质安全等方面具有深远意义。当前,研究团队正与产业界开展深度合作,推动相关技术的中试转化。                                   

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