山西煤化所李开喜：三十载深耕炭材料 打破垄断筑就自主创新之路

中国粉体网讯李开喜，1964�?1月生，现任中国科学院山西煤炭化学研究所研究员、博士生导师，同时担任中科院炭材料重点实验室副主任。他1990年毕业于四川大学获理学硕士学位，1999年于中科院山西煤化所取得工学博士学位�?000年晋升研究员�?005年成为博士生导师�?002年起任炭材料重点实验室副主任一职，深耕特种多孔活性炭研究领域三十余载，成为我国炭材料领域的中坚力量、�/p>

李开喜的研究核心聚焦于超级活性炭、球状活性炭、活性炭纤维等特种多孔活性炭的基础与应用研究。在人才培养方面，他累计指导毕业及在培博士生12名、硕士生7名，为行业输送了大批专业人才；科研成果上，他在国际学术刊物发表论�?2篇，申请国家发明专利40余项，获授权发明专利130项，用扎实的研究成果为我国炭材料领域发展筑牢根基。走进他的办公室，各类多孔炭材料制品琳琅满目，从大小不一、色彩各异的酚醛树脂球、超级活性炭、球形活性炭基础样品，到血液灌流器、慢性肾不全用剂等医疗应用产品，直观展现着其研究从实验室走向实际应用的丰硕成果、�/p>

多孔炭材料是重要的吸附功能材料，应用几乎渗透各领域，还可被赋予光、电、磁等多元功能，其中球形活性炭更是国防与民用高科技领域的关键材料，广泛应用于神舟飞船、天和核心舱、化学激光、防化服、核潜艇等军事国防场景，以及芯片制造、化学传感器、血液净化等民用领域。然而在上世�?0年代，我国球形炭材料完全依赖进口，且遭遇国外断供，陷入“无米下锅”的窘境，严重掣肘国防安全与国民经济发展、�/p>

1995年，李开喜来到中科院山西煤化所，自此沉下心来坐稳“冷板凳”，将全部精力投入多孔活性炭材料研究。三十余年间，他与团队并肩作战，全力攻克特种多孔炭的技术与装备难关，为国家�?63计划”作出重大贡献�?008年，他主持建成国内首�?0�?年超级活性炭连续化生产线�?015年，又建成国内目前唯一一条以沥青为含炭前驱体�?0�?年球状活性炭生产线，所产产品性能与国际水平同步。这一系列突破，彻底打破了国外对球形炭材料的技术封锁，夯实了我国炭材料领域的自主创新根基、�/p>

在打破国外垄断后，李开喜并未停下脚步，而是瞄准行业痛点持续深耕，着力提升炭材料产品附加值。球形活性炭虽属高科技、高附加值产品，但我国相关产业仍面临产品性能可控性差、生产规模小、资源浪费等问题。焦化行业产生的煤沥青副产品附加值低，如何实现其高值化利用成为行业难题，而李开喜发现，煤沥青灰分低、残炭率高的特性，使其适合制备用于电化学储能等新兴能源领域的多孔电极炭。不过煤沥青高温成炭的液相炭化过程，使其微观形貌和孔隙结构调控难度极大，稠环分子的反应惰性也让炭产品表面化学性质难以裁剪，成为技术攻关的核心难点、�/p>

面对这一挑战，李开喜带领中科院山西煤化所702课题组，开展了持续的技术探索。团队通过对沥青分子进行精准设计，以无模板法构筑了一系列纳米结构电极材料，成功组装高性能柔性全固态电容器和非对称电容器，实现了产品能量密度与循环稳定性的显著提升。同时，其研发的交联自组装策略成功应用于沥青基球形活性炭生产线，实现了基础研究与应用研究的双重突破，为大规模低成本制备电化学储能电极材料开辟了新路径。该研究成果也获得了国家自然科学——山西省低碳联合重点基金、山西省煤基重点科技攻关项目的专项支持、�/p>

三十载扎根炭材料行业，李开喜不仅收获了一系列重大科研成果，更始终将人才资源开发放在科技创新的核心位置。在人才培养、引进与使用过程中，他格外注重一线创新人才和青年科技人才的培育，逐步打造出一支高水平的创新科研团队，为我国炭材料领域的持续发展积蓄了深厚的人才力量，以坚守与创新，书写着中国科研工作者的责任与担当、�/p>

部分研究成果

纳米片组�?D多孔碳的微相分离工程，用于柔性全固态超级电容器

中国科学院山西煤炭化学研究所李开喜研究员等研究人员在《ACSAppl.Mater.Interfaces》期刊发表名为“Microphase Separation Engineering toward 3D Porous Carbon Assembled from Nanosheets for Flexible All-Solid-State Supercapacitors”的论文，研究通过简单的微相分离策略，无需任何模板，从两亲煤焦油沥青和壳聚糖中获得由具有可调分级多孔结构的纳米�?HCA)组装�?D多孔碳。壳聚糖的极性分子链和周围具有强π-π*键的沥青分子在阶梯式热解过程中分别自组装形成分级孔隙和纳米片网络。由于介孔主导的多孔结构、高比表面积和富氮性质的综合作用，组装完成的对称全固态超级电容器具有0�?.8V的宽电压范围，在0.2ag�?下提�?96Fg�?的比电容，在450Wkg�?的功率密度下提供27Whkg�?的能量密度。微相分离策略是为了设计和制备具有多级纳米结构的碳材料，以获得高性能超级电容器、�/p>

硬碳微球表面“穿新衣”，钠电容量与效率齐提升

针对传统硬碳的性能瓶颈，中国科学院山西煤炭化学研究所管涛�?李开喜团队提出了一种创新的分子工程策略：以聚苯乙烯树脂为前驱体制备硬碳微球（CS），再通过喷雾干燥结合后氧化工艺，将煤沥青衍生的超交联稠环芳烃分子精准包覆在硬碳微球表面，形成高性能复合碳微球（HCS）。与传统化学气相沉积（CVD）涂层技术相比，该策略无需高温高能耗过程，既能减少硬碳表面缺陷，又不牺牲内部储钠位点，还能构建更丰富的封闭孔隙。其中，当煤沥青添加量为硬碳微球质量�?0% 时（HCS-P-60%），电极性能达到最优：可逆容量高�?32.3mAh/g，首次库伦效率提升至88.5%�?C 高倍率下仍保持246.6mAh/g的容量，0.2C循环100圈后容量保持率达95.2%、�/p>

参考来源：科学导报、中国科学院山西煤炭化学研究所、材料分析与应用、新型炭材料筈�/span>

（中国粉体网编辑整理/初末（�/p>

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