2018年5月5日-8日，我有幸跟随刘老师参加了在浙江杭州举行的中国化学会第31届学术年会。在聆听业界各位“大牛”学者在专业方面取得的丰硕成就的同时也感受到了老一辈研究人员不懈努力、敢为人先的人格魅力。通过这几天的学习，我对纳米碳材料的发展现状和未来发展趋势有了进一步的了解。这些收获为我后续课题研究方向上的研究提供了有效的指导。会议期间我主要听取了纳米碳材料分会和化学电分会两个会场的报告，分别得出了一些感悟。

纳米碳材料分会

该会场重点讲述了一些碳材料的制备及其结构的设计和应用，主要集中在石墨烯和碳纳米管两个方面。碳纳米管的可控生长是科研工作者一直研究的热点问题，如何大范围生长零缺陷完美的单壁或者双壁的碳纳米管仍是重要的研究方向，长径比高，导电通道多的碳纳米管应用于超级电容器或者锂离子电池的导电添加剂。石墨烯等材料的可控制备及其性能研究，现在研究较多的碳材料，在结构调控方面，利用二维的多孔碳包覆石墨烯，解决石墨烯的团聚问题，同时进行液相负载硫，应用于硫正极。对碳材料的界面进行重构，制备多孔、高比表面积、高导电率的三维碳材料，同时采用KOH活化，将这种碳材料应用于超级电容器中，可以显著提高电极的体积能量密度，使有限空间中具有高效的离子吸附与传输。另一方面，将各类结构的石墨烯进行B或N掺杂，提高材料对Li⁺的吸附。石墨烯/Li界面的研究也是后期发展的方向，通过原位红外分析，可以有效监测首次SEI形成的成分变化，采用原位拉曼，可以监测循环过程中石墨烯缺陷的发展变化。通过对石墨烯三维结构的调控，形成一些微纳米级的“Cage”，对金属锂进行限域，应用于锂金属基电池中也是未来发展的方向。

化学电源分会

重点关注的是电池负极材料的有关报告，尤其是锂金属负极的设计。通过原位化学或者非原位改性的方法解决金属锂负极存在的各种问题，如在电解液中加入KNO₃等添加剂原位生成SEI层，实现高的CE，低的内阻，改善负极性能；或者用碘酸等预先处理金属锂进行改性，采用磁控溅射或者原子层沉积等技术制备一种无极保护层，抑制锂枝晶的生长。现在研究较多的固态锂金属电池的概念，首先利用有SEI或者保护层的改性金属锂做负极，PEO等混合的聚合物制备出的固态电解质同时匹配合适的正极材料，PEO类固态电解质，通过在玻璃化转化温度以上，由聚合物链段带动锂离子的迁移，最大迁移率为10^-3S/cm，但是关键性问题是PEO容易结晶，同时单独的PEO太软，不易阻隔锂枝晶的刺穿，所以应该开发PEO+刚性材料作为复合的固态电解质，用来全固态锂金属电池的组装。或者采用非对称的固态电解质，贴近金属锂的机械强度高，靠近正极的刚性弱一点，采用多种固体电解质混合。

总结：无论是石墨烯还是各种纳米碳材料，由于其独特结构和优良的物理、力学和电学性能吸引了无数科学家的目光，它们的结构调控上可以操作的方法很多，为了性能的需求可以可控化制备出各类结构的材料。在应用研究方面，如何利用这些具有优异结构的纳米碳材料，尤其是最近将各种三维结构的石墨烯应用到金属锂负极中，达到抑制枝晶生长，实现电池稳定循环的目标。将石墨烯或者氧化石墨烯与其他材料复合，设计一种独特的三维结构，作为锂金属负极的一个集流体或者支撑体，解决金属锂负极存在的问题，实现金属锂基电池的大规模应用。总之，纳米碳材料的研究方兴未艾，理论和应用研究都有待进一步的挖掘。金属锂负极的理论研究仍处于起步阶段，我们需要在现有的基础上不断挖掘各类现象背后的化学本质问题，早日解决其存在的问题，将基于锂金属为负极的各类电化学电源实现商业化的应用。