广州大学能源与催化研究所“吐故钠新”团队:废旧沥青基硬碳负极材料取得重大研究突破

废旧煤沥青作为煤焦油加工的残余物,每年产生量约为580万吨。由于其...

废旧煤沥青作为煤焦油加工的残余物,每年产生量约为580万吨。由于其软化点高且再生成本昂贵,循环利用率仅为5%左右,不仅造成资源浪费,还可能对生态环境构成威胁。在全球新能源储能产业蓬勃发展的背景下,钠离子电池凭借低成本、高安全性和环境友好性等显著优势,成为新能源电池领域的研究热点。广州大学能源与催化研究所的"吐故钠新"项目团队通过前期研究发现,废旧沥青富含碳元素,可作为钠离子电池硬碳负极材料的潜在原料。因此,团队将研究方向聚焦于废旧沥青的高附加值利用,致力于通过技术创新构建循环经济体系,推动新能源储能行业的可持续发展。

(钠新科技的科研团队正在进行电池组装及数据检测)

当前钠离子电池负极材料面临三大技术瓶颈:通用前驱体稀缺、生产工艺复杂、碳排放量高且产品性能不足。针对上述问题,“吐故钠新”团队采用大型炼油化工厂副产煤沥青作为硬碳前驱体,将原料成本控制在900元/吨,较传统前驱体成本下降60%,为规模化生产奠定价格优势。团队对回收沥青原料进行预处理(粉化、浸渍)以减少制造端工序,同时结合S-O双交联技术与表面原位拓扑重构策略,将核心反应步骤从7步简化至2步,工艺流程较传统工艺缩短60%,硬碳材料在0.1C倍率下克比容量达324mAh/g。与多家企业的试用合作中,产品通过国标检测并获投产/采购确认,标志着产业化迈出关键一步。此外,以废旧沥青为原料的技术路线契合绿色发展理念,可减少资源消耗与碳排放,助力“无废城市”建设及“城市矿产”资源利用体系构建。

“吐故钠新”项目团队研发的沥青基钠离子电池负极材料性能卓越,市场竞争力显著。在比容量方面,该材料在0.1C下的比容量从市售产品的94mAh/g提升至324mAh/g,表明同等体积与重量下可存储更多电能,为钠离子电池高能量密度发展提供支撑。循环稳定性方面,产品经150次循环后容量保持率达93.1%,优异性能可延长使用寿命并降低更换成本。倍率性能上,材料在-20℃至55℃宽温区内容量波动小于5%,满足功率型电池高倍率、长循环需求,确保复杂工况下性能稳定,为钠离子电池多场景应用奠定基础。

“吐故钠新”项目依托广州大学能源与催化研究所科研台,汇聚化学工程、材料科学、产业经济等多领域人才,形成理论与实践兼具的研发团队。团队通过跨学科协作攻克多项技术壁垒,为项目提供坚实的人才与技术保障。团队未来将深化与高校、科研机构及企业的合作,加速钠离子电池硬碳负极材料商业化。以废旧沥青替代传统碳源,可以减少对锂等稀缺资源的依赖,推动低碳经济与循环经济发展,为“双碳”目标提供技术支撑。


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