负极碳材料（共7篇）
负极碳材料 篇1
负极碳材料 石墨烯
1.1 石墨烯结构与性能
石墨烯是由碳原子构成的二维新材料，碳原子采用 sp2杂化形成了具有蜂巢状的二维晶格结构，这种结构非常稳定，碳-碳键键长只有 1.42埃，单层石墨烯只有0.335nm是一种近乎完美的二维晶体结构，是平面多环芳香烃原子晶体。
作为世界上最薄的纳米材料：①.石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3% 的光；②导热系数达到 5300W/m.K，比金刚石和碳纳米管更高；③室温下电子迁移率达到光速的 1/300；④电阻率只有 10-6Ω.cm，比铜和银电阻率更低，是世界上电阻率最小的材料；⑤有超高的力学性能，达到 1060GPa；⑥具有超高比表面积。
1.2 石墨烯的制备方法
严格来讲，石墨烯是具有单层碳原子厚度的二维碳材料，然而研究发现大于一层的石墨烯也会显示出非同寻常的物理性质，具有良好的应用前景。由片层厚度，可将石墨烯分为单层石墨烯，双层石墨烯以及层数少于 10 的多层石墨烯。具有单双层厚度的石墨烯最先是由微机械剥离法制备出来，更多的石墨烯制备方法在不断地被发展出来。此外，基于一些特殊应用，对石墨烯尺寸和边缘位可控的需求也变高，石墨烯纳米带的制备逐渐地被开发。
1.2.1 单层石墨烯的制备
（1）机械剥离法。机械剥离是石墨烯制备的第一种方法，通过反复地粘揭块体石墨，来获得石墨烯薄膜。总体来讲，对于制备单层(1-3层)的高质量石墨烯，微机械剥离的方法仍然是最普遍且最成功的途径，以求得石墨烯在光学和电学上更加透彻的研究。然而，这种方法存在石墨烯片层尺寸、形状以及厚度不可控的弊端，而且产量极低。除此之外，机械剥离法制备石墨烯还包括超声液相氧化石墨、球磨处理原始石墨粉末等手段，也获得了相应较好的石墨烯片层。
（2）化学气相沉积法。化学气相沉积法(CVD)是制备大尺寸石墨烯片层先进的制备方法。
（3）外延生长法。将SiC进行热沉积的外延生长法制备石墨烯，也是获得高质量石墨烯片层用于物理学应用的常用方法。
（4）有机合成法。石墨烯还可以通过有机反应使得苯环分子发生结合来获得，即有机合成法，属于自下而上(Bottom-up)的石墨烯制备方法。这种方法的主要缺点就是有机反应过程较为冗长，且很难生长出大尺寸的、可用于实际应用的石墨烯材料。
1.2.2 多层石墨烯的制备方法
（1）化学剥离法。化学剥离法是可以大批量有效合成石墨烯的重要制备方法，通过氧化石墨的制备、单层石墨片的相互剥离以及层间含氧官能团的去除而最终得到大量的石墨烯。Brodie，Staudenmaier 和 Hummers 方法是三个经典的制备氧化石墨的方法，其中 Hummers 方法在后来的发展中较为常用，且出现了多种修改和优化的制备参数，实现有效缩短反应时间和避免有毒副产物释放。在氧化之后，石墨片的层间距由石墨原料的0.34 nm上升到> 0.6 nm，石墨片层间以微弱的范德华力相连接。
对氧化石墨的还原办法有很多，主要包括化学还原和热还原。化学还原法往往不能完全地将氧化石墨中的氧元素去除，导致石墨烯具有相对于原石墨烯较低的电导率。电化学还原是一种较为环境友好且经济的选择，可以制备大量高质的氧化石墨烯还原体，另外，还可以通过调节电压，将氧化石墨在石墨电极上进行有效的转化。热处理是还原氧化石墨的领域有效办法，可以伴随碱性环境或微波照射进行有效地还原。研究发现，结合使用热还原过程和化学还原过程会使氧化石墨中氧元素的去除进行得更加彻底。
（2）电弧放电法。电弧放电法可通过较高等离子体温度的治愈效果和 H2刻蚀效果将无定形碳进行修饰，获得晶格完美且具有热稳定性的石墨烯。
1.2.3石墨烯纳米带的制备方法
石墨烯纳米带(GNR)由于具有可控的结构，如边缘、宽度的等，引起了科学界的研究兴趣，制备 GNR 的方法手段也有很多种，最理想的 GNR 材料具有平滑的边缘位以及规整固定的可控宽度。宽度为 10-100 nm 的 GNR 材料首次是通过氧气等离子刻蚀石墨烯片获得的，负极采用电子束及氢气用来保护下层的石墨烯片，而未受保护的石墨烯层则被刻蚀。Tapaszto 等人通过对偏电压和瞬时移动的办法首次制备了在几何和晶格上有序的 GNR。另外，纵向裁剪碳纳米管(CNTs)被用来合成 GNRs。
1.3 石墨烯作为负极电极材料
1.3.1 影响因素
影响石墨烯作为超级电容器电极材料电化学性能的自身因素主要分为三个方面：
（1）比表面积和片层厚度。石墨烯制备成为电极之后，在电解液中的有效比表面积可以决定其电容性能的高低；同时，石墨烯的片层厚度从侧面反映了对石墨的剥离度，比表面积高以及片层厚度小的石墨片越接近石墨烯形貌，即可以产生石墨烯理论上的优良性能。
（2）缺陷密度。这里的缺陷包括石墨烯片层的边缘位、结构缺陷和空位。对于石墨材料来说，片层平面和边缘所产生电容具有很大差异，由于电子结构的差异，-2-2分别可产生3μFcm和 50-70 μFcm的理论比面积电容。边缘位即残破的碳圆环，具有孤对电子，为电化学活性位，可产生更高的容量；同时，边缘位的含量也可以有石墨烯片层大小来反应，小尺寸的石墨烯材料更加有利于电解液对电极表面的浸润和流动，有利于提高电化学性能。
（3）表面官能化。首先，针对化学剥离制备石墨烯的方法，中间产物氧化石墨的不完全还原，势必残留含氧官能团在石墨烯片层上，此部分官能团一方面可以改变石墨烯片层表面活性，另一方面，官能团会产生一定的赝电容影响电极体系的电容行为。其次，石墨烯作为一种导电网络结构，在其片层表面嫁接导电聚合物或金属氧化物，如聚苯胺、二氧化锰等，电极材料在赝电容为主体的情况下可产生较高的能量密度。
1.3.2石墨烯作为负极材料的形式
1.3.2.1纯石墨烯
Stoller 等人在 2008 年研究了化学修饰石墨烯(CMG)材料在超级电容器中的电化学性能，由氧化还原过程获得 CMG 的电导率可达~200 S m-1，呈现了较好的循环稳定性；在交流阻抗测试中，较短的 Warburg 电阻区域显示了较小的电极界面接触电阻，表征了电解液离子在电极材料内部较短的扩散程。随后，伴随着石墨烯制备方法的优化，不断发展出了由石墨烯电化学性能来估测其片层结构的办法。
1.3.2.2 石墨烯复合物
（1）石墨烯与其他纳米炭的复合物。石墨烯以其超薄的二维结构，极易发生团聚，从而难以维持其本征较高的比表面积；因此，各种“间隔物”材料被引入到石墨烯层间，以阻止石墨烯的片层团聚。如：原位生长法用来制备石墨烯与碳纳米管(CNTs)复合物，形成 Layer-By-Layer(LBL)的三明治层状复合物，石墨烯片层被有效地分离，提高了比表面积利用率。（2）石墨烯与导电聚合物的复合物。聚苯胺(PANI)是赝电容电容器中使用最为广泛的导电聚合物，具有多重的氧化还原状态以及稳定性，且合成过程简便廉价。原位法制备石墨烯与PANI复合物电极，其比电容值最高可达1000F g-1以上。（3）石墨烯与金属氧化物的复合物。在金属复合物中，MnO2具有价格低廉、物性稳定、环境友好，以及反应快速的特点，成为具有良好前景的赝电容电容器电极材料。MnO2和石墨烯复合物具有较高的导电性，展现了良好的比电容、倍率能力以及较长的循环周期。
1.4 石墨烯作为铅酸电池负极添加物的可能作用机制
a.石墨烯具有良好的电子迁移率和导电网络结构，在电极中可以兼任活性物质与导电剂的职能。本身具有较高的比容量和优异的倍率性能，在充电式，氢离子能在炭孔的大面积上建立双电层电容，可提高电池放电的比功率。
b.在其大面积上可沉积形成纳米级的铅金属粒，有利于电池获得高的比能量、比功率及稳定性能。
c.铅负极板的起始物质组成为氧化铅、碱式硫酸铅和少量铅及膨胀剂的混合物，经过化成等工序后，刚化成的铅负极电化学活性高，且电极上有一层薄的稀硫酸液膜，极利于氧扩散，因此会加速铅的氧化，降低电池容量。而炭可能起“阻化剂”作用。
1.5石墨烯作为铅负极添加物存在的问题 a.石墨烯材料的比表面积。以现在的工艺和原料制备的石墨烯粉状材料的比表面积与石墨烯的理论比表面积还相差较多，因此，需要从多个方面进行讨论，如氧化过程工艺参数、石墨原料的种类等方面，以提高石墨烯材料的比表面积。另外，石墨烯在制备过程中单层石墨烯难于制备，且容易发生层聚或者团聚现象，造成其比表面积的减少。
b.提高石墨烯粉体材料电极的电化学容量。现有的测试结果表明，在现有比表面积与理论值相差较大的情况下，其电化学容量已经相当可观，如果可以进一步提高其比表面积或利用石墨烯构筑具有新结构的电极材料，可能会进一步提高其电化学容量。为提高石墨烯电极的能量密度，可考虑与金属氧化物的复合，制备具有较高能量密度和功率密度的新型超级电容器电极材料。
c.负板合膏工艺对铅炭电池至关重要。采用合适的合膏工艺以实现炭材料与铅粉的均匀混合，使炭材料的特性得以充分发挥。此外，要注意负极铅-碳混合料涂膏的稳固性，以保证负极板的强度。
d.析氢问题。
2.其他碳材料
2.1 活性炭
活性炭(AC)主要通过将自然界存在的碳源，如煤炭、树木、农作物废品等，进行高温热解所得到的具有较高比表面积和孔隙率的炭材料。活性炭电极材料的比电容值与其材料本身的比表面积有直接关系，一般来讲，活性炭所具有的比表
2-1-1面积可以达到 2000 mg，可产生电容范围为 94-413 F g。
2.2碳纳米纤维
碳纳米纤维(CNFs)在1990年首次被合成出来，与普通碳纤维不同的是，CNFs的尺寸非常小，而且很难制备出规整有序排列的结构。CNFs 具有 50-500 nm 的直径范围，以及 3-20 nm 的平均孔径；对 CNFs 进行活化处理，可以得到尺更加小的开孔结构。活化处理后的 CNFs 的比表面积可达到 1200 m2g-1，产生60-175 F g-1的比容量。
2.3模板法制备的炭材料
模板法炭材料是通过对含有多孔结构的无机物基体进行碳源的填充而制得的具有一定孔结构的炭材料，无机物模板将在氢氟酸处理后被完全去除。这种模板法制备的炭材料具有规整的孔结构和均一的孔分布。比表面积为1500-1600 m2g-1的模板炭材料可以产生 220 F g-1的比电容量。
2.4聚合物为碳源制备的炭材料
以聚合物作为碳源可制备价格低廉的超级电容器电极材料，通过对有机碳源孔径的控制以得到结构规整的炭材料。有机气凝胶便是聚合物碳源的代表，是较为普遍使用的碳电极材料的有机物碳源。Zhu 等人报道了具有 1500 m2g-1比表面积，3.2 nm 孔径分布以 0.67 cm3g-1孔容的活化炭气凝胶可在 KOH 电解液中产生 295 F g-1的比电容量。2.5碳纳米管
对碳纳米管(CNTs)作为电容器电极材料的大量研究是在 1990 年开始的，碳纳米管具有较为狭窄的孔分布，较高的可到达比表面积低电阻率以及高稳定性。单壁碳纳米管(SWCNT)的结构是无缝圆柱石墨晶体，具有准确的中心轴，且两端可以由半球的富勒烯封闭；而目前常见的 CNTs 材料都是多壁碳纳米管(MWCNT)，具有中孔结构及~ 100 m2g-1比表面积，电容范围在 15-300 F g-1范围内。
负极碳材料 篇2
然而, Si在膨胀和收缩时的体积差高达3倍左右, 随着充放电次数的增加, 电极材料的粒子间以及电极材料与集流体的结合力会变弱, 导致电极容量迅速衰减。为了避免硅的上述缺点, 在Si基负极材料中引入“缓冲骨架”可以有效改善材料的膨胀问题。碳质负极材料在充放电过程中体积变化相对较小 (如石墨的体积膨胀率为10.6%) , 具有较好的循环稳定性能, 而且其本身是离子与电子的混合导体;另外硅与碳的化学性质相近, 二者能紧密结合, 因此自然被选作分散硅颗粒的基体材料 (即分散载体) 。到目前为止, 已经有多种碳材料被用于与硅复合制备出高容量和优良循环性能的复合负极材料。本文着重从制备方法、结构和电化学性能3个方面综述了硅-碳负极材料的研究现状。
1 硅-碳负极材料的制备
硅-碳负极材料通常采用气相沉积、高温固相反应、机械合金化、静电电纺等方法制备。
1.1 气相沉积
气相沉积包括化学气相沉积与物理气相沉积, 化学气相沉积 (CVD) 较多地被用于制备硅-碳负极材料。CVD法制备的具有核壳结构的硅-碳材料具有较好的循环性能 (表1) , 但CVD法的工艺过程难以控制, 很难实现大规模工业化生产。
Wilson等[5]采用苯、氯代硅烷、氯代碳硅烷等作为气相反应前驱体, 制备了可逆储锂容量在300~500mAh/g之间的碳/硅复合体系。其中Si以纳米级微粒分散于碳母体中的碳/硅复合体系表现出一定的容量优势。但是由于Si、C的前驱物均为气态, 当气态中的Si含量超过11% (原子分数) 时, 易在高温下形成惰性的SiC相, 很难进一步提高Si在产物中的含量。Masaki Yoshio等[6]以Si粉、苯为前驱物采用CVD法制备了Si@C复合材料, 该核壳结构复合材料则克服了上述限制, 具有良好的循环特性, 经20次循环后, 容量仍能保持在950mAh/g以上, 但过程繁琐, 并且材料的容量依赖于最初几次的充放电循环。
1.2 高温固相合成
高温固相反应是制备Si/C复合材料的常用方法, 一般来说, 反应温度均控制在1200℃以下, 以防止惰性相SiC的生成[8]。反应过程中的升温速率、反应前驱物的选取、过程处理温度直接影响材料的结构与性能。高温固相反应的特点是工艺过程简单, 工艺参数易于控制, 且重现性较好, 因此被广泛应用。
Xing等[9]采用聚硅氧烷制备的复合材料是一种包含C、SiO、Si-C-O玻璃态在内的复杂体系, 其可逆容量可达600mAh/g。采用石油沥青和聚硅烷制备的复合材料的电化学可逆性较好, 产物中包含的S、O能在一定程度上抑制SiC惰性相的生成。
1.3 机械合金化
与高温固相反应相比, 机械合金化反应所制备的材料粒度小, 比表面积大, 结构均匀。Zhou等[10]采用球磨法制备Al-Si-石墨复合电极材料 (Si的质量分数为7.9%) , 10次循环后其可逆容量保持在650mAh/g以上, 几乎是石墨电极容量的2倍。Zhou等[11]采用高能球磨法制备了Si/MgO/石墨复合材料, 在0.5mA/cm2的电流密度下, 此材料的初始容量为700mAh/g, 74次循环后, 容量仍可保持在630mAh/g。Chen等[12]采用球磨法制备了FeSi2/Si@C纳米复合材料, 200次循环后, 仍可以保持1010mAh/g的储锂量和94%的库仑效率。
1.4 静电电纺
静电电纺 (Electrospinning) 技术是指聚合物溶液 (或熔体) 在高压静电电场的作用下形成纤维的过程, 可以制得直径为几十到几百纳米、比表面积大的纤维[13]。
Choi等[14]采用静电电纺技术将硅纳米颗粒嵌入到碳纳米纤维中, 制备出Si@CNF系列纳米材料。Ji等[15]采用静电电纺和高温碳化技术制备了多孔碳/硅复合纳米纤维, 在200mA/g的电流密度下, 电极的放电比容量可达1100mAh/g。
2 硅-碳复合负极材料的结构及电化学性能
2.1 纳米线型Si/C
纳米线型的Si/C作电池负极材料具有优良的电化学性能, 归因于: (1) 纳米线的多分枝微观结构使得纳米线间的直接接触面积达到最小, 从而使硅团聚膨胀过程中的应力得到极有效舒缓; (2) 纳米线阵列可为相邻纳米线Si在嵌脱锂时的体积变化提供足够的孔隙; (3) 碳虽然相比硅具有较低的比能量, 但是碳纳米纤维作为核结构在充放电过程中体积变化小, 因此可以作为支撑结构并提供有效的导电路径。
Cho等[16]利用模板法 (即向二氧化硅模板中注入含单质硅的前驱体, 高温碳化后用HF刻蚀模板) 制备出直径约为6.5nm的核壳型Si/C纳米线。在0~1.5V间充放电, 其首次充电容量高达3163mAh/g, 首次库仑效率为86%。在大电流充放电情况下, 其循环稳定性比小电流时更加突出, 循环80次后, 容量仍能保留87%。Cui等[17]通过CVD法在碳纳米纤维的表面沉积一层无定形硅, 从而得到具有核壳结构的C@Si纳米线, 这种结构的材料具有高达2000mAh/g的比容量, 首次循环有高达90%的库仑效率, 在后续循环中仍能保持98%~99.6%的库仑效率。Tao等[18]利用镁热还原法制备出有序介孔硅, 将介孔硅浸入酚醛树脂前驱体, 碳化制备出多孔Si@C纳米棒。Si@C纳米棒在100mA/g的电流密度下, 220次充放电循环后仍保持627 mAh/g的比容量。Si@C纳米棒中多孔交织的结构有效缓解了Si的膨胀。
2.2 核壳型Si/C
为了克服脱嵌锂时Si体积膨胀引起的容量损失, 除了纳米线型的Si/C复合材料, 研究人员还设计了核壳结构的Si/C复合材料[19,20,21]。Liu等[20]设计并制备出一种蛋黄-蛋壳结构的Si@空隙@C (图1 (a) ) 。Si被薄薄的碳层完整地包覆在其中, 中间的空隙层允许Si颗粒自由膨胀而不破坏碳层, 因此, 壳表面的SEI (固体电解质界面) 膜保持稳定。0.1C下, Si@空隙@C的放电容量可达到2800mAh/g;1000次循环后, 容量还可以保持74%, 库仑效率可以达到99.84% (图1 (b) ) 。
Wu等[21]采用静电电纺技术将Si纳米颗粒封装入空心碳管中 (图2 (a) ) , Si纳米颗粒周围的空隙使电极克服了因Si的体积膨胀引起破裂和形成较厚的SEI膜的缺点 (图2 (b) - (e) ) , 负极的放电比容量达到1000mAh/g, 200次循环后, 库仑效率保持在90%。
2.3 掺杂型Si/C
硅颗粒与碳基体结合紧密, 可形成稳定均匀的二元体系;在充放电过程中, 硅为电化学反应的活性中心, 碳载体除具有脱嵌锂的作用外, 也起到离子、电子的传输通道和结构支撑体的作用。
2.3.1 Si/炭黑
Magasinski等[22]采用自组装路线制备了具有分级结构的Si/C复合材料, 可逆容量 (1950mAh/g) 超过现有负极材料的5倍。在1C和8C放电速率下, 复合物电极的容量分别为1590mAh/g和870mAh/g, 是C/20放电速率下容量的82%和45%。高锂扩散系数的石墨在8C放电速率下也没有如此好的容量保持率, 仅有C/20放电速率下容量的13% (~40mAh/g) 。此Si/C复合材料颗粒本身具有的多孔性可以调节在嵌入/脱出过程中Si的体积改变, 因此, 其在电池循环过程中具有较高的容量和较好的稳定性能。
2.3.2 Si/碳纳米管
Zhou等[23]通过高温热解技术制备了Si/无定形碳/MWCNTs纳米复合材料。此负极材料的首次放电容量达到1216mAh/g, 20次循环后, 充电容量为711mAh/g, 远高于Si/无定形碳复合物。Hanai等[24]通过高温热解技术制备了Si/C/CNF复合负极材料, 其用作锂离子聚合物电池, 40次循环后可逆容量仍可保持在1000mAh/g。Wang等[25]通过简单的两步液相注射CVD法, 在垂直生长的碳纳米管阵列表面沉积Si颗粒, 其特点是采用简单的反应, 通过无定形碳的晶面层将Si纳米颗粒锚定在垂直生长的碳纳米管阵列上。硅纳米颗粒按照纳米尺寸的间隔有序排列在碳纳米管上, 这种结构使得Si在脱嵌锂的过程中具有较小的容量损失, 在大倍率下具有稳定的可逆容量 (~2050mAh/g) , 首次不可逆容量损失小于20%。
2.3.3 Si/石墨
Holzapfel等[26]用CVD法将纳米硅颗粒沉积在石墨中, 当硅的含量为7.1% (质量分数) 时, 电极的可逆放电容量为520mAh/g, 其中硅颗粒贡献的比容量超过2500mAh/g, 循环100次后硅贡献的比容量仍高达1900mAh/g。
2.3.4 Si/无定形碳
热解无定形碳一般由树脂或有机聚合物在1000℃以下裂解碳化产生, 该类碳材料大都具有很高的理论嵌锂容量。无定形碳很容易通过高温分解法、CVD法和球磨法等包覆硅颗粒, 形成核壳结构, 起到体积缓冲作用。Liu等[27]先将聚氯乙烯 (PVC) 与硅粉按质量比7∶3混合碳化并进行高能球磨 (HEMM) , 后又以同样的比例进行PVC碳二次包覆, 制备Si/C复合材料, 其首次循环充放电效率为82%, 经过40次循环, 容量高于900mAh/g, 相对于纯硅, 嵌锂容量的降低使负极循环性能提高。Zhang等[28]探讨了高温分解温度对材料性能的影响, 结果表明800℃时PVC碳化形成的无定形碳能最紧密地包覆硅颗粒, 且具有较低的界面电阻。Eker等[29]将Si和沥青分散到甲苯中, 1000℃和1100℃碳化后制备出含纳米硅质量分数为10%~15%的Si/C复合材料。纳米硅质量分数为15%的Si/C复合材料的可逆容量达到600mAh/g。Hwa等[30]采用底物诱导凝固技术制备了核壳结构的纳米Si/C负极材料。5~10nm厚的碳层包覆纳米Si形成青蛙卵状核壳结构材料, 经过50次循环, 可逆容量保持在1800mAh/g。
所有硅-无定形碳复合材料的制备方法都是希望无定形碳在与硅紧密结合时, 能无孔隙地包覆在硅颗粒表面, 在减小表面SEI沉积的同时使硅在充放电过程中保持结构完整性, 有效抑制体积的膨胀, 从而使电极的库仑效率增加和不可逆容量减小。但是现有的方法很难让硅分散于碳之中或被均匀包覆, 仍然不能完全避免硅在可逆充放电过程中结构的缓慢破坏。
2.3.5 Si/无定形碳/石墨 (Si-C-G)
对于锂离子电池负极材料来说, Si-C-G是现今较为流行也是最早开始研究的三元复合体系。此三元体系最常用的制备方法是结合机械混合法 (球磨或搅拌) 和高温分解法。聚合物在高能球磨过程中能有效阻止石墨与硅之间发生的界面反应而生成非活性物质SiC, 同时也能保护石墨在球磨中片层结构不被破坏。碳化后, 无定形碳能起到连接剂的作用, 石墨微粒能提高纳米硅颗粒在混合物中的分散度, 有效地保证了充放电过程中电极材料宏观结构的整体性和微观结构的稳定性。
Zheng等[31]在高能球磨过程中利用SiO与Al发生机械合金化反应:SiO+Al→Si+Al2O3, 产物与石墨再进行第二次高能球磨;然后用酸刻蚀Al2O3, 硅则生成了独特的多孔结构, 最后进行PVC无定形碳包覆。材料循环稳定性突出, 在0.2mA/cm2电流密度下充放电, 循环120次容量基本保持在700mAh/g。除碳材料作为优良的缓冲基体和电导体发挥了举足轻重的作用外, 这种原位法还能使硅更均匀地分布于基体中, 且硅材料中的纳米孔洞均有效抑制了硅电极的体积效应。还有很多研究者使用其它方法改进Si-C-G负极材料的性能, 如浓硫酸脱水、造粒等。
2.3.6 Si/石墨烯
在Si/石墨烯的结构设想中, 石墨烯片的面上有部分空穴缺陷, 带有这种空穴缺陷的石墨烯片相互叠在一起, 层与层中间又按照一定的距离保持很大的空间, 电化学活性材料 (如Si纳米颗粒) 就可以像三明治一样夹在石墨烯的碳层之间, 并且这样的结构单元在三维石墨网状结构中相互连接, 重新组合成Si/石墨烯三维网状复合材料, 锂离子可以在石墨烯片上自由移动, 也能通过平面上的空穴缺陷在层与层之间传递。Zhao等[32]将实验室制备的氧化石墨烯与Si颗粒按一定比例均匀混合, 并在含10%H2的Ar (气流约为100mL/min) 气氛中于700℃保温1h, 得到Si/石墨烯复合材料。在1A/g电流密度下, 其比容量可达3200mAh/g, 循环150次容量保持率为99.9%;大电流充放电 (8A/g) 时, 比容量为1100mAh/g。
Luo等[33]采用一步毛细管驱动自组装法将Si纳米颗粒和氧化石墨烯 (GO) 制备成亚微米级的Si@石墨烯胶囊状复合材料 (图3) 。GO和Si粒子的分散液通过雾化制成气溶胶颗粒, 由于GO具有两亲性, GO片层先移动到表层, 紧紧包覆到Si粒子上, 然后GO通过热还原成为石墨烯。由于GO为片层状, 横向尺寸远大于Si纳米粒子, 在毛细管张力的作用下, 大量石墨烯壳层形成胶囊状。片层石墨烯的折叠和折皱可以抵消Si的体积膨胀 (图4) , 避免Si表面形成厚厚的SEI层。无论从放电容量 (图5 (c) ) 、库仑效率 (图5 (a) ) 还是循环性能 (图5 (b) ) 看, Si@石墨烯胶囊状复合材料较Si颗粒都有明显改善。
3 结语
一般锂电池负极使用碳素材料作为负极材料, 硅虽然是更好的材料, 但由于其在充电过程中物理性质不稳定, 一直没被工业化。然而随着对电池容量要求的不断提高, 拥有超高容量的硅基负极材料激发着研究者的极大热情。本文通过大量实例阐述了硅碳负极材料的研究进展, 提出未来碳硅材料研究方向将着重于以下3个方面: (1) 开发大规模制备低成本、性能稳定的碳硅复合物的方法; (2) 进行碳硅复合材料嵌脱锂的机理研究; (3) 探寻与碳硅材料性能更匹配的粘结剂和电解液。
摘要：硅因具有大的比容量, 极有希望成为下一代锂离子电池的主要负极材料。硅基负极材料工业化需其具备较高的比容量、良好的循环性能并能够进行工业生产。综述了硅-碳复合材料的研究进展, 介绍了各类硅-碳复合物的制备方法、结构和电化学性能, 提出制备低成本、性能稳定的硅-碳复合物将成为硅基材料研究的主导方向。
表面活性剂对锌负极材料的影响 篇3
1、引言
可充锌电池的发展包括添加剂的使用和改进充放电方法获得对锌形貌有益的影响。特别地，有机添加剂可以修饰粒子大小和消除枝晶生长。一般说来，添加剂吸附在电极的表面快速生长的部位（例如枝晶），抑制这些部位的进一步的生长。这个吸附现象可能是Π键轨道吸附，静电吸附，或者化学吸附。
全氟表面活性剂有出色的化学稳定性的优势；能忍受住严厉的强酸性，碱性或者氧化剂条件。据报道全氟表面活性剂是锌苔藓和枝晶的生长的有效抑制剂。对表面活性剂的研究仅仅主要关注在F110（C6F13-C2H4（OC2H4）12OH）。
2、实验
2.1实验试剂及仪器
试剂：氢氧化钾，氧化锌，无水乙醇，均为分析醇。表面活性剂分别为FC-170C、FC-135、FC-129、CTAB。
仪器：KGDY300A/50V脉冲电源；ZKGT-6053型真空干燥箱；TM-10000型扫描电子显微镜；X射线衍射仪；RDE4双电位仪，美国Pine仪器和Type3086X-Y记录仪。
2.2锌粉的制备
电解液是30%KOH和10-40g/LZnO，添加剂为FC-170C，FC-135，FC-129，CTAB等。阳极板采用高纯度的锌板，阴极板为不锈钢，保持极板间距为6cm。变化电流密度电解，电解过程中定时取出阴极上的锌粉，随后将得到的锌粉洗涤数次，最后经自制的缓蚀液处理后在真空干燥箱中烘干，即可得到所制备的锌粉样品。
2.3产品测试
锌粉用TM-10000型扫描电子显微镜观察其外观形貌、分散性并测量其粒径的范围。电化学测量采用的电化学工作站为美国Pine仪器RDE4双电位仪和Type3086X-Y记录仪，测量温度为24℃，研究电极为平板锌电极，其工作表面为d=10·8mm的圆，辅助电极为铂片，参比电极为饱和甘汞电极SCE（0.2438V），鲁金毛细管距离研究电极为0.84mm，文章中所有的电位都相对于这个电极。
3、结果和讨论
3.1表面活性剂对锌电极的析氢反应（HER）的影响
对于一次和二次锌电池需要抑制析H2。尽管汞作为抑制H2的形成的添加剂已经很长时间了，由于环境的压力，对于开发一种低毒替代添加剂已经激起了世界范围内的影响。一般来说，析氢反应的速率主要依赖于在锌电极上的H2的过电位。许多研究已经表明这个过电位在一定的表面活性剂存在时可能会提高。从锌电极在30%的KOH溶液中和30ppm各种表面活性剂的阴极极化曲线如图1所示。
在有表面活性剂存在的情况下氢气的过电位有某种程度的增加。因而，这些表面活性剂可以降低锌电极的析氢反应的发生速率。换句话说，表面活性剂可以用作汞的替代品，作为减少锌电池腐蚀一种方式。
3.2影响锌电极的循环伏安曲线
锌电极在30%KOH和40g/LZnO溶液中并在在多种表面活性剂存在时的循环伏安列于图2。
圆点线代表没有表面活性剂存在时的伏安图。往包含锌酸根的电解液中加入FC-170，FC-135，FC-129和CTAB都会在某种程度上影响锌电极的伏安行为，特别伏安图的阴极部分（对应于锌沉积）。除了FC-129，锌沉积的阴极电位往最负的方向转移大约80mV；锌沉积的开始电位在加入表面活性剂后也在某种程度上转移到一个负值；FC-170C和CTAB给出了最夸张的移动，分别为45和100mV。起始沉积电位和在阴极电流最大时电位的這些移动表明锌从锌酸根电解液中的沉积在有表面活性剂时在一定程度上被抑制了。原因是吸附在锌电极上的表面活性剂分子给出一个层，这个层代表了锌酸根电还原过程的一个抑制效应。因此，这些表面活性剂分子在电极充电期间可以减慢锌从锌酸根沉积的速率，因此减缓枝晶的生长。
4、结论
表面活性剂作为锌腐蚀和枝晶生长的抑制剂已经起了很大的作用。它们加入到电解液中可以减少锌电极上析氢反应的速率，可以用作汞的替代品减少锌电池的电极腐蚀。起始电位和锌沉积的最大阴极电流对应的电位在这些表面活性剂加入后转移到一个负值，这意味着锌从锌酸根溶液的沉积在某种程度上得到了抑制。还发现FC-170C和CTAB是最有效的抑制剂。
低碳社区汇报材料 篇4
汇报材料
寿光市上口镇兴业家园社区位于上口镇东风大街中部以北，是在镇委镇政府支持下筹建的第一个低碳、节能、环保的高档次农村居住社区，寿光市上口镇位于寿光市中北部，是潍坊市确立的首批中心镇，是寿光市“八强”乡镇，乡镇经济综合考核先进单位。
兴业家园居住社区占地5.67万㎡，项目总建筑面积8万㎡，其中规划建设多层住宅18栋，11层住宅楼4栋，复式楼一栋，沿街商业楼1栋，容积率为1.2，绿地率为35%，项目规划理念超前，注重景观园林的设计环境优美，小区交通便利，是户户见景的花园式社区。为积极推进可再生能源建筑应用步伐，大力倡导和推进国家及行业对绿色家园低碳社区改善和创建绿色低碳人居环境，并结合当地环境无污染、空气质量好的先天条件，兴业家园社区项目规划之初就树立了低能耗、低污染、低排放的节能减排目标，确定了绿色低碳节能的指导思想，加大可再生能源的利用力度。广泛使用新技术、新能源、新型环保材料，力争把本小区建设成低碳、宜居的新型农村社区。做到同步设计、同步规划、同步验收，积极应用地源热泵等可再生能源利用，努力实现由传统的建筑能耗高，能源利用低向再生能源转变。在设计筹建过程中兴业家园社区重环境、推低碳、采用多种低碳环保技术，采取的主要内容有：
1、太阳能光热建筑一体化技术；
2、供热采用了分户计量及温控装置；
3、社区环境及公共建筑部分应用节能照明系统，居住区域提倡应用节能灯具；
4、墙体应用新型保温材料，并采用了新型节能门窗，人行道（广场）应用节能环保地砖；
5、社区绿化覆盖率为35%，其中采用了大量高吸碳植物，乔木种类超过50种，乔木覆盖率不低于总绿化覆盖率的60%；
6、社区供暖采用了地源热泵技术；
7、社区采用了新型围护结构技术；
8、庭院照明采用太阳能光伏与LED 结和照明系统；
9、对雨水进行收集及利用；
10、部分实施了垃圾无害化处理；
11、设计了污水处理及中水回用系统。
下面就该小区所采用的各种低碳、环保技术做简单的介绍：
一、太阳能光热建筑一体化技术
兴业家园社区为22栋住宅楼户内采用太阳能热水系统，各户厨房间、卫生间、生活阳台均设置给水点。设计采用力诺瑞特太阳能热水系统，供水系统采用落差供水及管路循环系统，全天24小时集中热水供应。30℃左右的进水经一天日照后温度可达60℃以上，可以满足家庭洗浴需要。而且可与建筑完美结合，作为外墙围护结构或铺设在屋顶，在得到热水和电力之外可以降低建筑热负荷。
二、供热采用了分户计量及温控装置
1、小区设置集中供热采暖系统，并在各户安装计量仪表及室温调节装置，采用供热分户计量方法，既有利于节约能源、又能使居民节省供暖支出；
2、本次所选机组为2压缩机头的高效水源热泵机组，比常规的干式机组提高效率20%以上，每台压缩机都可以互为备用，实际使用中可以根据建筑物的实际负荷更好的调节机组的使用率，进行不同档
位的加载，从而降低运行费用；并且每个压缩机头都可单独运行，能够相互作为备用，对系统的安全起到保护作用，节能效果显著；
3、机组制热量根据外界负荷情况进行自动调节：微电脑不断监视进入和流出机组的水流量和温度，根据循环水回水温度随时决定机组是否增载或卸载以及投入运行的机组台数，水温达到设定值的上限后机组自动卸载，当水温低于设定值的下限，机组自动上载，这样可以使水温一直稳定地在许可范围内运行。同时机组输出的制热量与外界负荷达到最佳匹配。用户还可根据需要调整设定值（设定精度<0.30C），满足不同出水温度要求，能最大效率的节能减排；
本项目积极响应政府有关采暖要求，住宅建筑采暖设计符合国家和地方居住建筑节能标准的规定。
三、社区环境及公共建筑部分应用节能照明系统，居住区域提倡应用节能灯具
1、为提高能源利用效率、优化能源结构，本项目对公共建筑室内部分的照明系统采用LED高效低耗、节能环保型灯具，并设置声控、定时开关，能最大效率的节约能源；
2、公共建筑室外部分，采用风光互补照明系统，充分利用绿色清洁能源，实现零耗电、零排放、零污染，风光互补路灯具有不需铺设输电线路，不需开挖路面埋管，不消耗电能等特点，晴天光照强，阴雨天风力较大；夏天太阳照射强，冬天风力较大，利用太阳能和风能的互补性，通过风光互补路灯的太阳能和风能发电设备集成系统供电，白天储存电能，晚上通过智能控制系统实现风光互补路灯供电照明。
四、墙体应用新型保温材料，并采用了新型节能门窗，人行道（广场）应用节能环保地砖
兴业家园社区在墙体保温材料上将设计使用目前新型超低密度高强度的泡沫混凝土（也称硅酸盐泡沫）。强度与同密度等级泡沫土相比强度高出1—2倍。该材料的特点是泡径1-3mm，所有的泡径大小一致。该技术走在全国泡沫混凝土行业前沿。该产品特点是属不燃材料、无毒、环保、低碳是国家大力提倡的一种新型材料，其防火性能达到A1级。兴业家园这一设计的运用将是本项目的一大亮点。人行道及广场铺设的地砖均使用国家质检部门及质量体系认证的健康环保品牌。
五、社区绿化覆盖率为35%，其中采用了大量高吸碳植物，乔木种类超过50种，乔木覆盖率不低于总绿化覆盖率的60% 兴业家园社区绿化设计本着人文、绿色、变换、亲和、功能的原则进行规划布置，根据造景及绿化的需要整个社区景观分为：健身园、娱乐园、腊梅园、木槿园、柿园、芙蓉园、紫薇园、石榴园、牡丹园、丁香园、玉兰苑、银杏苑等多个绿化景观组团。各个园相互连接衬托，共同营造景观效果，步移景异，使人们有种回归自然的感觉。
六、社区供暖采用了地源热泵技术
兴业家园社区采用地源热泵系统，供暖面积为32000㎡，末端使用地板辐射采暖，外墙均做保温符合国家建筑节能标准，设计地源热泵供暖，满足室内18-23度。社区所选机组为2压缩机头的高效地源热泵机组，每台压缩机都可以互为备用，实际使用中可以根据建筑物的实际负荷更好的调节机组的使用率，进行不同档位的加载，从而降低运行费用；并且每个压缩机头都可单独运行，能够相互作为备用，对系统的安全起到保护作用。
机组能够根据室外气候和热负荷的变化自动增减机组的开机台数或改变机组变档运行的级数，以达到最经济的运行。
兴业家园社区安装的高效型满液式半封闭螺杆式热泵机组，是富尔达公司在国内最早研制开发成功并首先推向市场的新型高效水源热泵机组，可以比常规的干式机组提高效率20%以上，代表了当今国内地源热泵机组的先进技术水平。机组应用了富尔达的多项专有和最新技术，安全，高效，节能，有非常优良的性价比，节能效果显著。
七、社区采用了新型围护结构技术
兴业家园社区在住宅楼设计过程中注重维护结构热性功能指标，采用新型墙体材料，墙体材料使用质量轻、强度高、保温隔热性能好的聚苯板保温，以提高维护结构的热阻性能。同时采用单框双层玻璃塑钢门窗，空腹钢窗内的空气间层达到增加热阻的目的，实现保温性能。
八、庭院照明采用太阳能光伏与LED结合照明系统
兴业家园社区景观庭院照明设计采用 “BIPV-LED”节能照明方案，（即太阳能光伏建筑一体化与LED相结合智能照明控制系统）BIPV-LED技术利用太阳能光伏在建筑上有效利用，并与LED相结合，采用“自动感应识别”智能照明控制技术，主要针对小区照明并高耗能的路灯和景观庭院等处。
九、雨水进行收集及利用
1、雨水的收集：
小区内建立雨水收集回笼系统，地下设雨水管道和污水管道 建筑物屋顶雨水收集系统包括：建筑物屋顶表面、汇流槽、雨水管、蓄水池及简易的处理设备进入雨水管道。小区广场、人行道采用透水砖铺设便于回渗地下水
2、雨水的利用
收集蓄存的雨水由管道集中，经过中水工艺处理后，用于小区绿化浇灌和景观用水
十、部分实施了垃圾无害化处理；
分类处理、回收优先。按照分类放置、分类收集、分类清运、分类处理的要求，对不同类别垃圾采取针对性、有效性强的处理方法，并把垃圾分类和回收作为解决小区垃圾问题的优先手段；
1、保洁员：其主要职责是：①负责对垃圾进行分类分拣处理；②负责所辖范围内公共场所的清扫和垃圾的清运清除；③负责将回收垃圾并与供销回收人员进行交易；
2、垃圾的分类：将垃圾分为土建垃圾(碎砖碎瓦、乱石块、混泥土、石灰块、泥土、破损玻璃陶瓷块等)、回收垃圾(①金属类：废旧五金、金属易拉罐、铁皮罐头盒等；②纸类：报刊、杂志、黄纸板、包装纸、其他废纸等；③玻璃陶器类：玻璃杯、旧碗罐等；④塑料类：废旧塑料、塑料袋、矿泉水瓶等；⑤橡胶类：废旧橡胶、旧轮胎等。此外还有可利用的旧家电、家具和木竹料等)、焚烧垃圾(不适宜回收的废锡纸、废旧织物、废木料、枯枝落叶等),垃圾无害化处理的全过程中，对垃圾分类实行强制实施；
3、垃圾的处理：①土建垃圾用于填坑铺路；②回收垃圾由保洁员—供销部门进行回收、循环利用；③焚烧垃圾如枯枝落叶等植物类垃圾可就地堆包焚烧后灰土还田，如废旧织物、废锡纸、糖果纸等化纤类送至环保高温焚烧炉焚烧。
十一、设计了污水处理及中水回用系统
环保低碳论文材料 篇5
全球变暖所带来的影响，三。，内容
·气温升高，会给人类生理机能造成影响，人类生病的几率将越来越大，各种生理疾病将快速蔓延，甚至会滋生出新疾病。眼科疾病、心脏类疾病、呼吸道系统疾病、消化系统类疾病、病毒类疾病、细菌类疾病……人们社会在医疗上所支付的金钱将越来越多，死于非命的人将越来越多。癌症，将越来越普及；促死，将会越来越普遍。再多的钱，再好的医生，也未必能救得了你的命；
·气温升高所带来的热能，会提供给空气和海洋巨大的动能，从而形成大型，甚至超大型台风、飓风、海啸等灾难。我们每年所遭受和面临的灾难越来越多，损失的生命和金钱数目越来越大，越来越让人难以接受。再多的钱，也未必能救得了你的命；
·台风海啸等灾难不单会直接破坏建筑物和威胁人类生命安全，而且会带来许多次生灾难，尤其是台风、飓风等灾难所带来的大量降雨，会导致泥石流、山体滑坡等，严重威胁了交通安全和居民生活安全；
·气温升高不单会从海洋直接吸取水分，还会从陆地吸取水分，使得内陆地区大面积干旱，从而粮食减产，饲料也一定会减产。粮食和肉类食品将面临匮乏，直接威胁国家稳定。为食物而引起的恐慌和争斗，将不再是落后村落中才会发生的事；
·气温升高所融化的冰山，正是我们赖以生存的淡水最主要的来源。我们的地下淡水储备都是由冰山融水组成的。在气温平衡正常时，冰山有一个冰雪循环系统，即，冰山夏天融化，流向山下，流入地下，给平原地区积累淡水，并起到一个过滤作用。冬天水分以水蒸气的形式回到山上，通过大量降雪重新积累冰雪，也是一个过滤过程。这整个的循环过程，使得我们的淡水有了稳定的平衡保障。而现在全球变暖使得冰山上的冰雪积累的速度远没有融化的速度快，甚至有些冰山已经不再积累，这就断绝了当地的饮用淡水。这将会带来因缺水而产生的冲突和战争；
·气温升高使得自然界食物链逐渐断裂。
·大气中二氧化碳含量上升，会导致海洋中二氧化碳含量上升，使海洋碳酸化，这会杀死大量微生物。最底层的食物消失，将使海洋食物链从最底层开始，向上迅速断裂，并蔓延至海洋以外。由于没有了食物，将有大量海洋生物，和以海洋生物为食的其他生物死亡。海洋中大量生物死亡，将会污染海洋，加速其他生物的死亡；同时释放大量温室气体，加速全球变暖，形成恶性循环；
·温度的上升，无脊椎类动物，尤其是昆虫类生物提早从冬眠中苏醒，而靠这些昆虫为生的长途迁徙动物却无法及时赶上，错过捕食的时机，从而大量死亡。昆虫们提前苏醒，因为没有了天敌，将会肆无忌惮地吃掉大片森林和庄稼。没有了森林，等于无形当中增加了二氧化碳的含量，加速全球变暖，形成恶性循环；没有了庄稼，就等于人类没有了食物；
·而蜜蜂数目的大量减少，也是自然界食物链彻底崩溃的前兆。没有了蜜蜂帮助传播花粉，植物将无法繁殖。也就是说，庄稼无法繁殖，无法结果，人类将没有食物。全球人类将面临食物短缺，为争夺食物而引发的战争将越来越多，越来越近。而供我们争夺的食物，也将越来越少；
·全球变暖导致陆地水分大量流失，随时会有“星星之火可以燎原”。不光是森林中的山火，城市中的火灾也将会非常频繁。大火无情，我们的家将24小时处于危险当中。我说24小时，就是说即使在夜间也会有发生火灾的可能。
四，意义
让大家了解低碳环保
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实质是高能源利用效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。低碳经济的发展模式，为节能减排、发展循环经济、构建和谐社会提供了操作性诠释，是落实科学发展观、建设节约型社会的综合创新与实践，完全符合党的十七大报告提出的发展思路，是实现中国经济可持续发展的必由之路，是不可逆转的划时代潮流，是一场涉及生产方式、生活方式和价值观念的全球性革命。著名低碳经济学家、原国家环保局副局长张坤民教授认为低碳经济是目前最可行的可量化的可持续发展模式。低碳经济几乎涵盖了所有的产业的领域。著名学者林辉称之为“第五次全球产业浪潮”，并首次把低碳内涵延展为：低碳社会、低碳经济、低碳生产、低碳消费、低碳生活、低碳城市、低碳社区、低碳家庭、低碳旅游、低碳文化、低碳哲学、低碳艺术、低碳音乐、低碳人生、低碳生存主义。
五，建议
《如何低碳——家居篇》
低碳当道，家居变脸 从现在起，改改你的“电动依赖症”吧。多数人或许并不知道，电动电器会在生产和使用过程中消耗大量高含碳原材料以及石油，变相增加了二氧化碳的排放。
变！改走简约设计风 室内设计以自然通风、采光为原则，减少使用风扇、空调及电灯的几率。通常，在整个建筑的能量损失中，约50%是在门窗上的能量损失。中空玻璃不仅把热浪、寒潮挡在外面，隔绝噪音，降低能耗。小户型无论在节约建筑材料、节能节电、建造和使用成本等方面都优于大户型，碳排放量也明显小于大户型。变！收纳本领秀出来 静下心来把杂乱无章的书房收拾一下吧。布艺和地毯统统都拿走，散落的杂志都收进柜子里去，开放式的书架里不要放太多的东西。只要记得简单就好，简约风会使你的房间在不知不觉中就变得凉爽惬意起来。
《如何低碳——交通篇》
如果去8公里以外的地方，乘坐轨道交通可比乘汽车减少1700克的二氧化碳排放量。
开车出门购物的人，请有计划购物，尽可能一次购足。
开车族如果能做到以下几点，也可让驾驶变得更为“绿色”。
避免冷车启动、减少怠速时间、尽量避免突然加速、选择合适挡位、避免低挡跑高速、用黏度最低的润滑油、定期更换机油、高速驾驶时不要开窗、轮胎气压要适当。
购买低价格、低油耗、低污染，同时安全系数不断提高的小排量车。
多步行或骑自行车，乘坐轻轨或者地铁。
《如何低碳——办公篇》
多用电子邮件、MSN等即时通讯工具，少用打印机和传真机。
在午餐休息时和下班后关闭电脑及显示器，这样做除省电外还可以将这些电器的二氧化碳排放量减少三分之一。
办公室内种植一些净化空气的植物，如吊兰、非洲菊、无花观赏桦等主要可吸收甲醛，也能分解复印机、打印机排放出的苯，并能咽下尼古丁。
我们每天都会收到商家发来的广告宣传品，大多数人对这些垃圾广告的处理方式就是将它们丢进垃圾桶。要知道，为了节约成本，很少有商家会使用再生纸印制宣传单。每天都有那么多木材制成的纸张白白地被当成垃圾一样扔掉，着实让人心疼。
《如何低碳——旅游篇》
发展低碳旅游，培育低碳生活，应当成为新时期的重要战略。其中包括3个重点：
一是转变现有旅游模式，倡导公共交通和混合动力汽车、电动车、自行车等低碳或无碳方式，同时也丰富旅游生活，增加旅游项目。
二是扭转奢华之风，强化方便、舒适的功能性，提升文化的品牌性。
三是加强旅游智能化发展，提高运行效率，同时及时全面引进节能减排技术，降低碳消耗，最终形成全产业链的循环经济模式。
·全球变暖所能确定的并公开的最大威胁，是冰河时代的突然降临。对这一结果不了解的朋友，可以去看一下《后天》这部电影，其内容就是讲述冰河时代降临的恐怖。但这部片子只做成了灾难片，而几乎没有起到多大教育意义。我都只有在看第二遍时才察觉到在电影开头时，讲到了全球变暖和冰河时代的关系。跛脚的美国灾难片； 全球变暖所带来的最恐怖的结果，也是未确定（？）未公开的结果，那就是，由于全球变暖所带来的海啸等海洋性灾难次数越来越频繁，规模越来越大，所带来的次生灾难也越来越多，规模越来越大。当海洋性灾难达到一个最高点时，也就是量变产生质变的那一点时，部分地壳被海洋所撼动，造成地震，而部分地壳附近的火山被引发，连锁反应，来带更大的地震，从而产生更大规模的火山爆发。火山爆发所产生的数万吨上千摄式度的火山灰，所到之处，便是火海，即使没有点燃的，也被压扁。世界上近八成的人口将在这次火山爆发中消失。待火山平静下来，大量冷却的火山灰掩盖天空，将有至少长达两年之久的黑暗生活笼罩整个世界。没有阳光就没有植物，也就没有粮食。坚持到最后的，恐怕只有老鼠和小强。
大家对全球变暖所带来的这一类的后果有什么样的感受？和之前我们经常听到见到提到的有什么不同？一个是别人抱炸弹，一个是自己抱炸弹。相信大家和我的感受会很相似。
沙湖低碳旅游汇报材料 篇6
垂范低碳发展新模式
——宁夏沙湖创建“全国低碳旅游示范区”汇报材料
（2011年5月）
沙湖，国家5A景区，中国王牌景点，中国十大魅力休闲旅游湖泊，湖傍金沙，沙润翠苇，“水绕沙丘天下绝”，是一处融江南水乡之灵秀与塞北大漠之雄浑为一体的“塞上旅游明珠”。沙湖景区位于宁夏回族自治区首府银川市以北，距银川市40公里，距河东机场50公里，京藏高速、109国道及包兰铁路傍湖而过。景区规划面积为80.10平方公里，其中水域湿地面积45平方公里，沙漠面积22.52平方公里。1997年，沙湖被宁夏回族自治区人民政府批准为自治区级自然保护区。保护区内有各种脊椎动物144种，植物63种，13目30科130多种上百万只鸟类在这里繁衍、栖息。其中，有国家一类保护鸟类5种，二级保护鸟类17种，属于“濒危野生动植物物种国际贸易公约”规定保护范围的达23种。沙湖的沙漠和湿地资源是目前我国荒漠化湿地类型中最典型、资源最丰富、保存最完整的自然生态资源之一。沙湖以自然景观为主体，碧水、金沙、翠苇、游鱼、飞鸟、远山、彩荷等资源要素有机结合，形成了“舟行碧波翠苇间，人在如诗画中游”的独特景致，这里是鸟的天堂、鱼的世界、人的乐园，被越来越多的游客同比“杭州的西湖”赞誉为“北方的沙湖”。
沙湖独特秀美的自然景观和得天独厚的旅游资源，受到海内外各界人士的关注，被列为全国王牌旅游景点。2007年荣获国家AAAAA级生态旅游区，2010年又荣膺“中国十大魅力休闲旅游湖泊”之“最具娱乐价值”湖泊称号。先后被中央文明办、建
设部、人事部、国家旅游局评为“全国文明风景旅游区示范点”、“全国旅游系统先进集体”，沙湖旅游景区在西部旅游业中率先通过了IS09001国际质量管理体系及IS014001国际环境质量管理体系认证。
沙湖，已成为引领宁夏生态旅游的示范、对外开放的窗口、更是展示宁夏风采的靓丽名片。人们都说“来了宁夏不游沙湖，等于没来宁夏”。作为引领宁夏三大支柱产业之一特色旅游的宁夏旅游领军企业，出于对自我生态景区的爱护，处处本着朴素的“少污染、少浪费”原则，谨慎地使用景区旅游发展所需的各项资源和能源，经过20多年的发展，逐渐摸索出了一套符合沙湖发展的富有沙湖特色的低碳旅游发展之路。景区各项旅游事业和国家的方针政策紧密契合，经济效益逐年攀升，在2010年首次突破宁夏旅游企业年收入过亿元大关，创历史新高。旅游人次连续以每年10%的较高增长率递增，这在全国是个奇迹，今年更有望突破百万大关。相比宁夏其余两大支柱产业能源和特色农业的发展，在节能减排的比较上，真真切切地在履行着“无烟工业”的生态低碳标牌，正在发挥着日益重要的经济效益、社会效益和生态效益。这一切的成绩都源于：
一、赛上奇葩，旅游资源得天独厚
有人曾经说过，宁夏沙湖是“世间少有，中国绝无仅有”的旅游资源代表地。在中国，有水有湖的地方很多，但湖光山色中没有沙的粗犷；有沙的地方不少，但浩瀚起伏中缺少水的灵性。沙湖以其天然造化，将沙与湖珠联璧合，恰好弥补了这一缺憾。
相对于历史人文底蕴积淀深厚的杭州西湖来说，沙湖以自然景观为主体，资源蕴藏量得天独厚，“金沙、碧水、翠苇、飞鸟、游鱼、远山、彩荷”七大景观元素有机结合，构成独具特色的秀
丽景观。沙湖自然保护区地处内陆，属典型的大陆性气候，属中湿带，沙湖独特秀美的自然景观和得天独厚的旅游资源，正如西部丝绸之路上无尽的宝藏。
沙：位于沙湖南端一望无际的沙漠给人以豪放、博大的感觉，训练有素的沙漠之舟——骆驼载人进入大漠深处，阵阵悠扬的驼铃声清脆地在空中回荡，使人心神荡漾，如醉如痴。在这里，可以领略大自然的神奇，寻找前所未有的刺激和新奇。2010年9月，吴邦国委员长莅临沙湖亲笔题词“水绕沙丘天下绝”以示赞誉。
水：雾海云天作黛，月色空明水亦悠。镜湖碧水充满着盎然绿色，山绿水绿，构成一幅绿色的水彩画，沙湖的水域面积是杭州西湖的两倍，在这里游泳、荡舟都会时时感到清新舒畅，心旷神怡。
苇：沙湖东北面，芦苇成片成丛，芦苇幽深，游艇在芦苇中穿行，如同迷宫，不时惊起一串鸥鹭，令人兴趣盎然。迎风招展的芦苇，她们宛然一个个亭亭玉立的少女在迎接着游人的到来。我们说，沙湖胜似西湖，就是在于沙湖拥有如此旖旎的芦苇，正是这些星罗棋布而又疏密有致的绿色风景，才将沙湖装点得绚丽多彩。
鸟：如果说芦苇是沙湖的特色，那么鸟就是沙湖的灵魂。沙湖是鸟的天堂，它水产丰富，无污染，更得到人类的格外关照，位于湖中心的“百鸟乐园”，又称“观鸟台”，是候鸟繁衍，栖息的理想之地，在此可观赏到天鹅、大鸨、中华秋水鸭、海鸥、白鹤、灰鹤等。“沙湖慷慨飞百鸟，换得美丽悦人间”。每年4至10月，百万只鸟类在这里流连，构成一个人鸟欢歌的和谐世界，成为沙湖景色一绝。
山：沙湖西眺，横卧天际的连绵青山，就是宋朝名将岳飞《满江红》词中所云“驾长车，踏破贺兰山阙”的贺兰山。巍巍贺兰山山峰高耸，重峦叠嶂，山上山下温差大，在初秋仲春微雨即成雪，雪积成山，日照不融，山上阳光明媚，山下常如披絮，形成“贺兰晴雪”，为宁夏古代八景之一。
荷：集圣洁象征与实用价值为一体的荷花，在埃及、印度、中国等国的古代文明中，即已展现芳踪，而沙湖体现塞外江南景色的万亩荷花苑，其荷花面积，规模超杭州西湖、承德避暑山庄等处荷花形成“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红”的景观。
沙湖得益于其旅游资源的多样性、垄断性、组合性等综合特质，被列为全国37个王牌旅游景点之一，2007年为评定位为国家首批AAAAA级生态旅游区，2010年在全国200多个湖泊选秀中脱颖而出，入围“中国十大魅力休闲旅游湖泊”。今天的沙湖，已经成为环境优美、特色鲜明、功能齐备的集旅游观光、休闲度假、生态保护为一体的旅游胜地。
二、多方筹谋，打造清洁能源低碳景区
沙湖自1989年开发建设以来，凭借优越的资源条件和宁夏农垦人苦干、实干精神，在自治区党委、政府及社会各界的大力支持下，坚持旅游业发展和景区生态环境保护工作两手抓、两手都要硬的方针，以发展旅游促进环境保护，以自然资源和环境的保护保障旅游业可持续发展，两项事业都取得了辉煌成就。自然资源已经成为沙湖旅游业开发建设的基石，当地人民赖以生存的家园，落实科学发展观的有效载体，构建社会主义和谐社会的舞台。沙湖始终坚持“保护、开发、利用并举”的原则，把保护沙湖自然特色的完整性放在首位，确立了“全面保护景区自然环境，最大限度恢复和发展生物资源，合理利用自然资源为人类造福” 的沙湖低碳发展宗旨，实现生态、经济效益兼顾为目标，促进了景区旅游事业全面、协调、可持续发展。
1.湖中寻宝，芦苇搭棚
坚持使用各种可再生的湖中自产芦苇资源建设景区硬件设施设备，逐步淘汰掉了一些影响景区外观或者环境污染大，不利于可持续发展的各种建筑使用资源，使各项硬件建设事业的发展取得了一个前所未有的进步。使用湖中自产芦苇搭设景区凉棚和建筑，在保持景观自然独特的同时，极大的节约了建筑材料，减少了建筑污染源。景区多处节点，实现了芦苇搭草棚的总体建筑要求。并将该项工作写入2002年景区规划纲要并一直延续至今，使之形成了一道独特的沙湖风景线。
2.积极筹建无排放低碳旅游项目
坚持构建无污染无排放绿色低碳旅游项目。一是1990年7月，沙湖旅游公司首次引进滑沙项目，积极打造低碳类型滑沙旅游项目，同时购买滑沙板40块，供游客使用。截止2010年底，共有滑沙板150块，是沙上主要娱乐项目。索道建成后，游客通过索道进入滑沙场地。二是1990年8月，沙湖旅游公司从内蒙古阿左旗购买已驯化的骆驼10峰，增加沙上骑骆驼沙漠项目。1991年6月，为了扩大这一优势项目，沙湖旅游公司与内蒙古阿左旗边防部队联合经营骆驼项目，骆驼增加到40峰。2006年沙湖旅游公司独自经营至今，共有骆驼85峰。沙湖旅游公司沙上娱乐项目由1990年5月2项增加到现在的18项。主要有滑草、滑道、滑索、沙漠骆驼、卡丁车等。
3.沙雕建设，点石成金
利用沙湖丰富的沙资源，积极创新，学习国内和国外同行经验，积极开拓沙雕旅游市场。坚持筹办具有国际影响的各种沙雕
观赏旅游项目。自2002年8月开始，“沙湖国际沙雕园”落成开幕式以后，在沙湖旅游区定期隆重召开举行沙雕比赛颁奖仪式已成惯例。在历届沙雕大赛上，有来自澳大利亚、英国、美国、法国、西班牙、日本、俄罗斯、中国、新加坡、丹麦十国的沙雕艺术家的诸多作品获奖，如《水城威尼斯》等精品沙雕创造。由于风蚀的原因，沙湖旅游区每年要对沙雕作品进行维护更新。其中，涌现出了一批游客爱不释手的经典作品。最为游客关注的是2005年的“中国红色旅游年”为主题创作了“万里长城、会师楼、延安宝塔上、一大会址、井冈山、六盘山、韶山冲。2006年的“中国乡村游”为主题的沙雕作品，代表作品有：主人翁、改革、包产到户、喜庆丰收、新农村、农业现代化。
三、节能减排，坚守低碳旅游优势阵地
为了保持沙湖景区的自然美景，走可持续发展的道路，先后依照IS09001国际质量管理体系及IS014001国际环境质量管理体系认证标准，建立健全了科学有效的节能排减措施。主要有：
1.更新改造船只，控制污染源
由于原有的4艘柴油发动机大船和30艘燃油型快艇排出的废气、废物严重地污染了空气和沙湖水环境，为此沙湖积极筹措资金用于更新改造燃油船只，将原有30艘燃油型快艇全部改造为环保型豪华快艇，先后建造28艘大型仿古环保电瓶观光游船投入使用，适时引进江南特色摇橹船80条供游客参与，彻底淘汰燃油船只。
2.开设环保项目，降低污染源
首先，禁止燃油交通工具进入景区，同时为减少水上船艇的过度使用，与银川顺利迪公司合作开展环保电瓶观光车项目，年运送游客70万人次以上，该项目对沙湖的环境保护发挥着积极
作用。同时，修建环保生态星级厕所，减少对沙湖的污染。
3.兴建环保设施，处理污染物
2002年投资873万元，建设了南北两岸2个污水处理厂和1个北岸垃圾处理场，并于2004年竣工投入使用，两项工程投入使用，解决了景区及周边各餐饮网点所产生的生活垃圾污染环境问题，提高了景区的生活污水和垃圾处理能力。
为方便游客游览，修建了6公里长木栈道；对湖面做到“四无一禁止”即：无垃圾、无大颗粒硬物、无漂浮物、无污染源和禁止烧烤；对饭店、摊贩等商业网点通过加强区容卫生综合整治，坚持“四自一包”责任制，即：自觉清扫、自觉维护、自觉监督、自觉宣传、门前包片，提高了卫生保洁质量。
4.厉行环境整治，恢复原景观
近年来随着沙湖游客人数的增加，生态环境的保护压力较大，但我们宁肯牺牲眼前的经济利益，不为破坏生态环境付出代价。2009年投资1000多万元对自然保护区范围内的6500多平方米乱建乱搭的违章建筑设施和与景观的不协调娱乐项目，商业网点进行拆除清理整治，拆除景区南岸与沙漠景观极不协调，又严重污染影响景观资源的建筑设施，铺设沙漠木栈道，用生态木房替换了原有的铁皮活动房；改建污水处理厂，新建环保公厕7座，对原有5座公厕进行改建和整修，设立垃圾中转站8座，分类垃圾桶258个。整个环境整治工作历时近八个月时间，投资700多万，耗费人力4万余人次，使景区生态面貌得到很大改善，共清理垃圾50余吨，还沙湖景观原貌。
5.大力植树种草，营造原生态
进一步绿化美化沙湖景区及周边环境，降低和减少废气、粉尘等污染物对沙湖的污染，努力营造原生态景区。投资800多万
元重点对景观大道、新门区广场进行绿化美化，沿运河沿线种植芦苇3200多亩，树木3万余株。到目前为止，景区已实现植树近20万株，草地覆盖面积8.7万平方米。修建南北岸码头2000多平米，拓宽改造新码头航道5公里。2008-2009年，公司又投入40余万资金，对景区原有的导向标识标牌全部予以替换和更新，使现在景区面貌焕然一新，绿化、美化、亮化深受游客好评。
采取灌溉引水与生物种植相结合的措施，将沙湖东南部沼泽湿地近10万亩纳入自然保护区范围之内，进行综合治理，开发种植人工芦苇8000亩，在原有观赏荷花近8000亩的基础上，又扩种荷花2000亩，并积极发展水产业。下一步，还将依据专家意见继续扩湖增加湿地，计划扩湖26000亩，扩种芦苇6000亩，荷花5000亩，利用人工和自然生长的芦苇、荷花对湖水进行生物净化，确保补进湖中的水质达标，以降低湖水中氮、磷、钾等营养物质及化肥农药等残留物超标情况，有效促进沙湖周边大的生态环境改善，为长远发展提供重要的资源和空间。
6.调整经营思路，拒绝二次污染
加强与石嘴山市环保局合作，定点对景区水、大气、环境进行监测，严格控制“三废”排放，确保景区良好生态环境。加大对景区燃油船只的淘汰力度，多处筹措资金建造无污染、低噪音的环保电瓶观光游船，投资1000余万元，建造了20条无污染、仿古型环保电瓶观光游船，进一步改善景区水域空气环境质量。良好的自然环境和先进的管理措施为沙湖赢得了广泛赞誉；减少汽车、拖拉机、公交车等交通工具的使用量，在景区内逐步推广使用环保型低碳旅游交通工具；加强对景区污水、垃圾处理场的管理，确保污水、垃圾处理率达到100%；继续加大对生态免水冲式厕所的使用率，减少污水排放。
7.广泛动员深入人心
设立广播宣传站、制作宣传牌、建立监督岗，每天对游客进行环境保护教育，使广大游客在观光游览过程中增长见识，树立保护环境、保护生态的意识；同时，要制定《沙湖旅游区环境保护管理办法》、“沙湖员工环境保护十不准”等制度，定期聘请区、市环保专家、学者到沙湖来举行环保专题讲座，提升干部、员工的环境保护意识。通过上述措施，使沙湖的资源和环境得到有效保护，为沙湖的湿地、沼泽、湖泊、沙漠及其各种动植物资源营造了良好的生态环境，为积极申报国家级自然保护区奠定了坚实的基础。
8.多策并举保护旅游生态资源
依托沙湖得天独厚的生态湿地资源，抢抓机遇，投资3000万元，建成西部第一、全国第二的湿地与鸟类博物馆——宁夏湿地博物馆，以湿地知识普及和鸟类博览为主要内容，成为提升景区文化品位的一大亮点，使广大游客在畅游自然、回归自然的同时，保护自然、保护湿地、保护鸟类，为提升宁夏生态建设水平和保持旅游业科学发展做出了表率。
针对沙湖自然保护区专业人才缺乏，短期内难以培养、成熟、到位的现状，与国内资源保护研究工作较为有名的河海大学、同济大学、中国环境科学研究院等科研院所、高校建立技术合作项目，请他们定期为沙湖培训环保技术人员；加强与自治区、石嘴山市、平罗县环保管理部门的联系，促使其将沙湖纳入国家级检测体系网络之中，在景区设立沙漠、水质、土壤、气体、动物、植物等观测点，定期对景区资源进行检测评估，强化对生态环境的管理。
进一步加强对景区的沼泽、湿地、鸟类等生态系统有效保护。在中国林科院、宁夏大学等鸟类专家的指导下，加强对湿地生态系统、沙漠景观、鸟岛等处的保护措施，针对沙湖珍稀鸟类在孵化繁殖期易遭偷盗的情况，为加强防范，投资370万元建设了瞭望站和观察点，配备了30名治安员和7名专职工作人员在鸟类保护区24小时巡视。出台了沙湖自然保护区管理办法和“三不许”（即：保护区内不允许捕杀、不允许接近、不允许大声喧哗）等规章制度，对员工和游客进行必要的约束。每年冬季铲收湖泊内芦苇时，沿鸟类核心保护区外留出的缓冲带，禁止进入或进行铲收作业。目前，保护区鸟类已由建立之初的11目24科98种，增加到现在的13目30科133种，鸟类数量最多时可达150万只。
四、科学规划，力促低碳景区持续健康发展
从1995年开发建设初期，逐步制定完善生态保护建设规划。聘请南京河海、西北农林科技大学等院校的专家、教授指导并制定了《宁夏沙湖旅游区中远期生态建设发展规划》、《宁夏沙湖湿地动植物普查报告》、《宁夏沙湖湿地经济发展项目可行性报告》等，明确了生态环境保护和建设的目标、措施和任务。并就沙湖生态旅游区可持续发展研究与之进行技术合作，先后选派多名业务骨干赴河海大学学习培训，增强环境保护技术力量。1998年，沙湖自然保护处聘请区内外知名专家，组织编订了《宁夏沙湖自然保护区总体规划》，详细介绍了保护区的地理位臵、建设目的、任务、性质，介绍了保护区的自然条件和生物资源、社会经济概况、历史沿革与现状，规定了经营原则和建设方针、生物资源保护设计、多种经营设计、旅游工程设计、道路工程设计组织机构与人员编制、效益评价等重要内容。1999年，沙湖自然保护处聘请自治区环境保护研究所的专家、教授考察、论证后制定了《宁
夏沙湖自然保护区综合考察报告》，就沙湖自然旅游区的生态建设进行了深入细致的评估、设计，拿出了科学、可行的生态建设规划。两个规划的编订，使之成为促进景区资源环境保护的“小宪法”和“护身符”。
加之，景区先后历经四轮生态景区总体规划修编，总规里逐步确定下了沙湖生态旅游景区可持续发展的纲要精神。在几轮规划修编过程中，景区始终坚持一切工作围绕总规进行，以总规为纲，发展为要，走出了一曲波澜壮阔的沙湖改革发展之路。现阶段正处于第四轮规划期。此次规划巩固了《宁夏旅游业“十一五”规划》成果，承接《宁夏旅游业“十二五”规划》，将沙湖旅游区作为宁夏龙头旅游景区之一，凭借宁夏首府银川市“一小时经济区”和隶属辖区宁夏石嘴山市大武口区“半小时生活区”的特殊地域优势，将之规划、纳入到“塞上江南新天府”核心旅游板块并作为“黄河金岸”沿黄城市带重要节点，使沙湖旅游景区的开发建设与周边地区的生态环境保护、旅游开发和经济社会发展相协调统一。
总规实施的同时，严格注意政策的延续性和实施可行性。在具体的低碳景区持续健康发展之路上，积累了以下宝贵的几条经验：
一是多管齐下坚持强化环境监测保护。与自治区及市、县等林业和环保部门进行技术合作，在景区内设立10个陆地及水样观测点，定期定点对景区水、大气、环境等项进行监测评估，确保景区良好的生态环境。目前，我们利用亚行贷款，投资建设的沙湖湿地和鸟类检测站工程主体框架已完工，该检测站的建立，必将对强化和完善沙湖鸟类保护、环境保护及生态建设管理起到积极的促进作用。
依据《中华人民共和国环境保护法》、《宁夏回族自治区自然保护区管理办法》等法律、法规申请自治区人大制定《宁夏沙湖自然保护区管理条例》，明确管理机构、管理人员、参与人员、所属部门的责任和义务，用以指导、组织、实施资源管理保护工作。在环保专家的指导下，对景区内沼泽生态系统、沙漠景观、鸟类等采取有效保护措施，以拯救濒危、珍稀动植物。修建了望塔、观鸟台、设立观察点，制定保护区管理规章制度，配备治安民警对鸟类保护区进行24小时巡视，保证鸟类繁衍生息；严格按照ISO14001环境质量体系认证要求，规范景区开发、建设行为，对景区旅游基础设施、旅游接待设施、旅游配套设施的立项、审批、建设做到“三同时”，并邀请自治区环保部门对项目进行环境因素评价分析，对影响景区资源保护的项目坚决予以取缔。
二是严格控制“三废”排放。加大对景区燃油船只的淘汰力度，多处筹措资金建造无污染、低噪音的环保电瓶观光游船，投资1000余万元，建造了20条无污染、仿古型环保电瓶观光游船，进一步改善景区水域空气环境质量。良好的自然环境和先进的管理措施为沙湖赢得了广泛赞誉；减少汽车、拖拉机、公交车等交通工具的使用量，在景区内逐步推广使用环保型交通工具；加强对景区污水、垃圾处理场的管理，确保污水、垃圾处理率达到100%；继续加大对生态免水冲式厕所的使用率，减少污水排放。
三是确保持续发展资金投入到位。除了提高自身经营服务水平、获得良好的经济效益、保证可持续发展资金来源外，自2006年以来，景区逐年加大对资源保护的投入，如2006年为182.6万元，至2010年达到了294.4万元。以2010年为例，沙湖景区用于资源环境保护单项的经费占到旅游总收入的2.5%以上。以上措施的有效落实，确保了沙湖景区民族文化、传统文化和旅游
资源的有效传承和保护。
五、文化为魂，打造低碳旅游沙湖特色品牌
沙湖所处地域因战略地位非常重要，自明朝开始即为军事要塞，集中体现了以农耕文化、游牧文化和军垦文化为主的边塞文化。新中国成立后的50年代初，一批又一批复转军人、支边青年、大专院校毕业生、科技人员和城市知识青年及库区移民，相继从祖国四面八方汇集塞外边疆，加入到了沙湖建设的行列中。可以说沙湖是历史文化富集区，黄河文化、游牧文化、边关文化、移民文化、军垦文化、知青文化在这里相逢相撞，相融相汇，形成了多元并存，相互辉映的繁荣景象和移民屯垦、戍边的边塞文化。
一是积极构建低碳文化载体。通过创办和制作《沙湖》、《沙湖之歌》、《美丽的沙湖》、《沙湖传说》、《沙湖影像》等刊物、书籍和影像资料，对外展示沙湖独特的文化内涵，吸引了一些著名作家和书法家到景区创作采风，使沙湖低碳文化形成了富有时代性、独特性、创新性的综合文化低碳体系。
二是提炼四大文化低碳发展主题。
1.水文化主题。为了丰富沙湖旅游内涵，挖掘沙湖旅游文化，我们围绕景区生态资源特色，做足“水”文化：新增仿古豪华观光电瓶船，购臵了摇橹船，开辟了具有江南水乡特色的迷津荡舟休闲项目，丰富了水上旅游文化内涵；连续开展了十届 “沙湖杯”龙舟邀请赛、承办了第七届全国少数民族传统体育运动会龙舟、赛马两项比赛，举办了西部青少年横渡沙湖游泳大赛、全国垂钓大赛等旅游文化赛事，促进了体育与旅游的融合。
2.鸟文化主题。做活“鸟”文化：建设了宁夏湿地博物馆馆、观鸟台、百鸟乐园，通过招商引资引进了鸟表演项目，凸显了人
与自然的和谐，也使沙湖成为我国西部首个鸟表演项目的景区；开展了沙湖国际观鸟节，促进科普与旅游的结合。
3.沙文化主题。为做精“沙”文化：先后连续举办了六届国际沙雕艺术节，邀请了来自世界20多个国家的300多名中外沙雕艺术家到沙湖开展沙雕创作，建成了沙湖国际沙雕艺术城，促进艺术与旅游的融合。
4.地域文化主题。做大做强“地域”文化：充分利用景区所处的地域优势，充分展示宁夏独特的游牧文化、黄河文化、回乡文化、西夏文化、军垦文化等，并先后举办了四届西部少数民族民歌（花儿）大赛、少数民族青年歌手大奖赛，为弘扬民族文化做出了积极贡献，促进了民族文化与旅游的结合。
三是积极丰富低碳旅游文化内涵。沙湖十分重视低碳旅游文化的发展，相继成立了文艺演出队、军乐队和龙舟队，连续多年举办低碳旅游文化节庆活动和比赛。如坚持举办“沙湖杯”龙舟邀请赛，“沙湖国际沙雕节”、“沙湖大漠冰雪艺术节”、“沙湖荷花艺术节”、“沙湖杯龙舟邀请赛”、“绿色农垦旅游文化节”等重大低碳文化活动，组织开展摄影展，书法、书画比赛，适时在景区开展大规模的“提升公民旅游文明素质”签名等活动，吸引广大游客积极参与，既丰富了景区低碳旅游文化内涵，又扩大了沙湖的社会影响，提升了知名度和文明建设水平。
四是创新低碳文化元素。2008年以来，采取措施不断强化项目包装和宣传，引进江南水乡文化，满足高端游客旅游需求，新建多艘豪华仿古电瓶船，购臵80条摇橹船，倾力打造“沙湖摇橹，水乡韵致”旅游低碳新线路；投资建设了沙湖湿地与鸟类博物馆，沙湖湿地与鸟类博物馆成为融湿地与鸟类保护、湿地观光和湿地与鸟类保护教育为一体的生态型湿地与鸟类博物馆，形
成沙湖新的旅游项目和亮点。沙湖率先在我国北方旅游景区开发引进人鸟同乐项目，尝试驯化本土鸟类表演，形成湿地观光、鸟文化展示为一体的沙湖鸟文化雏形；在景区开展具有回族特色、伊斯兰风情的宁夏花儿文艺表演；与此同时，为提升景区文化品位，投资新建景区东大门，凸出文化内涵，新门区主体外观为展翅翱翔的天鹅，代表着沙湖旅游区展翅高飞；在新门区北侧建设鹤舞文化广场，逼真的丹顶鹤群，徜徉于山石水瀑之中，仿佛人间仙境，实为游客夏季休闲纳凉极佳之处。这些建筑群与景区的生态环境、历史文化氛围相呼应，突出体现沙湖景区沙、水、苇和湿地生态建设和谐发展。
六、乘势而上，加快发展创新途
沙湖生态旅游区以其独特优美的自然景观和得天独厚的旅游资源日益受到海内外人士的关注，党和国家领导人胡锦涛、江泽民、吴邦国、温家宝、贾庆林、李长春、***、贺国强等党和国家领导人先后亲临沙湖视察。1991年6月19日，中共中央总书记江泽民在宁夏视察工作期间，游览沙湖，欣然题字“沙湖”，给予沙湖较高的评价。
20余年来，旅游区已累计接待海内外游客1000多万人次，年均接待游客60多万人次，实现旅游直接收入10多亿元，创利税近2.8亿元，带动相关产业发展收入近40亿元，解决了5000多人的就业问题。20年来，旅游区的各项建设取得了令人欣喜的成绩，随着景区旅游从业人员综合素质、服务水平的不断提高，沙湖先后被自治区政府、国家有关部门确定为省级和国家级风景名胜区及青少年爱国主义教育基地，“沙湖”这颗璀璨的塞上明珠也以其独特秀美的自然风光跻身于国内旅游景区的五奇、五秀、五美、二十胜之列。
负极碳材料 篇7
当前, 锂电池的作为汽车动力的重要来源, 具有保护环境的典型功效, 运用范围比较广。而锂离子电池的负极材料研究是当前科研人员研究的主要内容, 如何更好的保护环境又使电池发挥最大的效能对于社会经济的发展具有至关重要的作用。目前研究范围内的锂离子电池负极材料虽然仍然是以石墨等为主, 但是其他负极材料类似锡基、硅基、金属氧化和钛酸锂材料等也被积极的研发和测试中。
在日常的生活中, 以锂离子作为负极材料的电池工作原理是, 电池在充电过程中, 正极上脱出的锂离子迅速嵌入负极, 当嵌入的锂离子越多的时候, 充电的容量也就越高, 放电量越大。虽然金属锂作为比较早期的负极材料, 但其运用全度并不高, 通过1982年伊利诺伊大学的相关研究人员发现锂离子具有能够嵌入石墨的特性, 且具有一定的可逆性, 才逐渐将负极材料发展为石墨等。当前, 商品化的锂离子负极材料多为单一的炭材料, 但是炭材料作为锂离子的负极材料本身还存在一定的缺陷, 碳负极电位在与金属锂的电位接近的时候, 容易出现析出锂枝晶, 从而引发短路, 形成锂离子电池的安全隐患。
而新型负极材料主要是钛酸锂, 相较于碳负极材料, 具有较高的比容量, 但是由于锂离子的反复嵌脱, 容易导致合金类负极在充电过程中体积的变化, 循环性能不好。当前, 地电位过度金属氧化物和复合氧化物逐渐引起了研究人员的注意, 特别是钛酸锂成为研究人员的宠儿。
钛酸锂作为锂离子负极材料是当前发展的新方向, 钛酸锂具有尖晶石的结构, 在1999年前后开始, 作为锂离子二次电池的负极材料, 开始被大量研究。采用钛酸锂为负极材料的主要特点是:具有较好的性能, 充电过程体积变化较小, 但是充放电率较高。以钛酸锂为负极材料的锂离子电池比以往的石墨锂离子电池的电压低1.3V, 而如果在正负极容量比例配合适度的情况下, 电池的电压变化将更加明显。另外钛酸锂作为一种零应变材料, 循环寿命比较长, 且稳定性能好, 嵌锂电位高, 实际的比容量达到165mAh/g, 锂离子的扩散系数达到2×10-8cm2/s, 比碳负极高了一个数量级, 且不会与电解液发生反应产生锂晶枝, 相对来说价格比较便宜。因而具有巨大的研究价值和商业发展前景, 有效提高了锂电池的循环性能和使用寿命。
一般将钛酸锂作为锂离子电池的负极材料, 能够与锰酸锂和三元材料等正极材料共同形成锂电池, 其组成大致是:有磷酸铁锂、三元材料或者锰酸锂等组成正极, 由钛酸锂材料形成负极, 并以碳作为负极的锂电池隔膜, 以碳作为负极的锂电池电解液, 锂电池壳也是将碳作为负极。但是任何材料都有优点和缺陷, 科研人员认为, 锰酸锂体系的优势比较明显, 具有较高的安全性, 使用寿命比较长, 并且能够快速的完成充电。锰酸锂和钛酸锂体系将可能成为锂电池的正负极材料主要搭配。
2 锂离子电池负极材料的发展前景分析
2010年5月26日, 我国国家工信部发布了《2010年汽车产业技术进步和技术改造投资方向》, 明确规定了电池的循环寿命要大于2000次, 系统循环要大于1200次。就当前来说, 大于2000次的主要是磷酸钛锂锂离子电池, 而以锰酸锂为正极, 碳为负极的锰酸锂锂电池的循环寿命只有1000次左右。但是日美等发达国家采用钴酸锂和锰酸锂为正极, 钛酸锂为负极的锂电池循环寿命可以达到5000次, 并且能够反复充放电3000次, 容量只下降了10%左右。当前, 我国对于钛酸锂锂电池的研究也正在进行。
对钛酸锂锂电池的研究中, 电池的循环性和安全性相对来说比较受重视, 锂电位在0.1V左右的锂在负极析出的时候容易造成安全问题, 逐渐已经将其电位拔高到1.5V。当前除了电动汽车运用之外, 电力助动车也开始逐渐使用快速的充电技术, 本田公司在2010年发售的电动踏板车就是使用了钛酸锂电池, 速度达到将近30km/h, 续航的距离为30km, 且具有较好的加速性能。最主要的是能够在20Min内实现充电80%的效能。
在我国第五十一届电池研究讨论会上, 丰田汽车等认为钛酸锂的比容量为175mAh/g, 能够与硅类材料进行混合, 因而可能有效实现容量和安全性的双重兼顾。钛酸锂的单独使用没有太大的问题, 但是当与含乙炔黑等助导电剂的材料形成复合电极之后将可能出现充电时倍率大大降低的可能, 对此, 村田制作所以《通过添加其他元素改善钛酸的充放电倍率性能》介绍了钛酸锂添加元素时, 有效改善性能的方法。
根据村田制造所的发现, 合成钛酸锂在添加Zr和Sr的时候能够改善充电的倍率性能, Zr通过缩小钛酸锂的粒径, 从而加大反应面积, 而Sr则主要是通过生成锂使其能够脱离, 有效提高性能。另外, 丰田通过《探讨通过导入缺陷及杂质提高Li4T i5O12的电子传导性》说明, 将钛酸锂的晶体结构中的氧置换成氮就能较好的提高导电性, 通过N2/NH3环境下导入氧缺陷并进行氮置换, 电导率从不足10-7S/cm增到2×10-2cm2/s。
美国电池制造商ALTI研发出来的钛酸锂电池可能为锂电池带来新的局面, 将电池的接受工作环境范围大大扩大, 使其能够适用于电动车。在使用过程中, 电池充电快速, 是电动车加电站的构想逐渐变为现实, 电池可以充电5000次以上, 即便每天充电一次, 也能够使用超过13年。这种电池主要是采用纳米科技作为负极, 使其能够快速的进行充电和放电, 有效的突破了锂电池的技术瓶颈, 但是价格也比一般的电池贵了三倍以上。ALTI公司认为钛酸锂电池可以快速使用且寿命比较长, 并且这款电池在英国的一家超级电动车场进行了测试。
目前主要的锂电池多以氢镍电池及锂电池为主, 虽然运用比较便利, 但是充放的次数比较低, 而且电池的记忆特性不稳定。ALTI公司宣称, 钛酸锂电池能够在-40—55摄氏度的环境下正常使用, 如果能够成为现实, 那么锂电池的适应性将会大大的提升, 并可以借助锋利实现电力储存, ALTI公司产品的技术参数主要参照下图:
在我国, 钛酸锂电池也开始逐渐生产和运用, 珠海银通新能源公司在2009年开始生产钛酸锂电池, 2010年6000多万美元收购ALTI公司, 将钛酸锂材料运用到中国的生产电芯中, 并逐渐建设全球最大的钛酸锂材料生产基地。珠海银通新能源公司的产业园预计总投资达到50亿人民币, 在2010年8月开始正式投产, 年产能一亿安电池。同时, 银通在珠海金湾三灶间建设了系in能源产业园, 主要由锂电池生产基地、新能源客车总装、新能源汽车电控和新能源研究院、电动无人直升机、动力总成系统等几个部分组成, 设计的产能为十亿安时动力, 50000辆新能源大巴、50000辆电动出租车等, 其年产值将达到1500亿元。银通新能源研究院主要是由中国工程院原始陈清泉为首席科学家, 在次机构中钛酸锂电池项目是主要研究部分。
另外, 我国天骄科技和安徽威力能源新材料有限公司也对钛酸锂锂电池进行了深入的研究, 都认为钛酸锂具有安全性高、稳定性高、使用寿命长和绿色环保的特点, 在往后的两到三年内, 将成为锂离子电池的广泛运用的负极材料。钛酸锂的发展前景比较好, 具有相关的理论基础作为依据, 很多产业基地开始对其进行深入的研究, 但是目前钛酸锂锂电池的发展还处于初级阶段, 市场需求也需要进一步提升。
摘要：锂离子蓄电池负极材料是电动汽车芯的一个部分, 具有较大的市场, 从其发展来看, 我国国内锂离子蓄电池采用的多是锰酸锂为正极材料, 碳为负极材料。电池循环寿命在1000次左右, 而美日等发展国家则多相反的利用负极材料, 电池的利用率大大提高。目前我国中信国安盟固利等相关的公司也在积极地进行研发, 推出以钛酸锂为负极离子蓄电池。
关键词：锂离子,电池负极材料,钛酸锂,发展前景
参考文献
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