冀北虚拟电厂示范工程首创泛在可调资源参与电力调峰辅助服务市场机制

Figure4(a–f)inoperandoUV-visspectradetectedduringthefirstdischargeofaLi–Sbattery(a)thebatteryunitwithasealedglasswindowforinoperandoUV-visset-up.(b)Photographsofsixdifferentcatholytesolutions;(c)thecollecteddischargevoltageswereusedfortheinsituUV-vismode;(d)thecorrespondingUV-visspectrafirst-orderderivativecurvesofdifferentstoichiometriccompounds;thecorrespondingUV-visspectrafirst-orderderivativecurvesof(e)rGO/Sand(f)GSH/SelectrodesatC/3,respectively.理论计算分析随着能源材料的大力发展，冀北机制计算材料科学如密度泛函理论计算，冀北机制分子动力学模拟等领域的计算运用也得到了大幅度的提升，如今已经成为原子尺度上材料计算模拟的重要基础和核心技术，为新材料的研发提供扎实的理论分析基础。

成果简介：虚拟近日，虚拟中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛研究员与谢莉婧副研究员（共同通讯作者）等人报道了以木质素磺酸钠为前驱体，通过形貌调控，低温预氧化，高温碳化，水洗纯化的方式，制备了木质素基硬碳材料，并着重探究了该过程中发生的具体化学演变，研究发现在该预氧化过程中，木质素的本征结构演变与氧的引入是共存的。从结构上来说，电厂电力调峰其拥有丰富的芳香碳环和本征的三维网络结构，这些独特的结构特点使得木质素在作为锂离子电池硬碳材料的前驱体时有着极大优势。

2017年入选《麻省理工科技评论》35岁以下科技创新35人，示范首创市场2019年获国家自然科学优秀青年基金资助。图文解读：工程图1.木质素基衍生硬碳的微观形貌（a-d）未经处理的、工程喷雾干燥后的、预氧化后的、碳化后的木质素衍生材料SEM图（e-h）不同预氧化条件下得到的硬碳材料TEM图与粒径分析结果（i-l）不同预氧化条件下得到的硬碳材料的无定形结构图2.预氧化过程中木质素的结构演变分析（a,b）预氧化过程中的TG-MS热解行为分析（c）预氧化过程的原位红外演变（d）预氧化过程的固态核磁表征（e-h,i-l）预氧化后木质素基碳质中间体的XPS高分辨C1s和O1s谱图3.木质素在预氧化及碳化过程中可能的演变机理图4.木质素基硬碳的微观结构分析（a,b）硬碳微晶结构的XRD和Raman表征（c,d）硬碳材料的氮气吸脱附等温线及孔径分布图图5.木质素基硬碳材料的电化学性能（a,b）50mAg-1电流密度下的比容量与库伦效率对比及各硬碳样品的恒电流充放电曲线（c,d）硬碳样品的倍率，循环性能对比（e,f）硬碳材料的CV和EIS分析小结：综上所述，本文主要采用了低温预氧化结合后碳化的技术策略，以木质素为前驱体制备了硬碳材料，在预氧化过程中，主要发生的反应为木质素的本征结构演变与氧的引入，通过调节预氧化温度，可以保留大量的有利羰基，实现对木质素结构的可控优化，而在碳化过程中，主要发生的反应是木质素整体结构中β-O-4键型的裂解与硬碳结构的形成。兼任科院青促会会员、泛辅助服务中国石墨烯产业技术创新战略联盟理事、IEC/TC113和SAC/TC279标委会专家等职务。

氧的存在一方面增强了木质素的本征结构反应，可调另一方面通过酯基的形式增强了木质素分子间的交联。基于木质素活跃的自由基反应，资源通过调整预氧化温度，资源可以获得三种不同构型，不同羰基含量的碳质中间体，从而实现对木质素基硬碳的微观可控优化，与直接碳化样品相比，经优化后硬碳材料的锂离子可逆比容量从347mAhg-1提升至584mAhg-1。

然而，冀北机制通过直接碳化的方式获得的木质素基硬碳材料由于相对较低的导电性和交联度，以及较少的锂离子存储位点，并不能展现出较好的电化学性能。

文献链接：虚拟Pre-oxidationofligninprecursorsforhardcarbonanodewithboostedlithium-ionstoragecapacity.Carbon,2021,178(243-55.https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.03.016作者简介:陈成猛，虚拟博士，研究员，中科院山西煤化所709课题组长，中科院炭材料重点实验室副主任，中科院石墨烯工程实验室副主任。80万小时版权视频，电厂电力调峰24小时专业运营，国内院线95%版权覆盖，海外院线100%版权覆盖，造就业内难以比拟的海量视频内容库。

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