用牡丹殼制造鈉電池負(fù)極材料在洛陽(yáng)獲得成功，該技術(shù)系國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，已申請(qǐng)兩項(xiàng)發(fā)明專利，并受到國(guó)家自然科學(xué)基金和河南省科技廳立項(xiàng)支持。
11月29日，在洛陽(yáng)理工學(xué)院動(dòng)力與儲(chǔ)能重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南省高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)帶頭人、洛陽(yáng)理工學(xué)院新能源科學(xué)與工程系主任王芳告訴記者：“國(guó)內(nèi)外使用生物質(zhì)制造鈉電池負(fù)極材料的有很多，除了椰子殼，還有花生殼、甘蔗渣等。然而，采用牡丹殼作為原料制造鈉電池負(fù)極材料，在國(guó)內(nèi)尚屬首次。”
近年來(lái)，鈉電池被視為鋰電池的未來(lái)替代產(chǎn)品之一，生物質(zhì)制造鈉電池負(fù)極材料，是國(guó)內(nèi)外研發(fā)和產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)布局方向。
相關(guān)研究顯示，硬碳負(fù)極占鈉電池成本的25%左右，目前產(chǎn)品成熟技術(shù)被國(guó)外企業(yè)掌握，進(jìn)口成本超12萬(wàn)元/噸，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能有限，因而負(fù)極材料成為制約鈉電池規(guī)模化生產(chǎn)的主要因素之一。
2020年，洛陽(yáng)一家企業(yè)負(fù)責(zé)人找到王芳，希望在鈉離子電池材料方面進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研合作。“當(dāng)時(shí)企業(yè)研發(fā)應(yīng)用的材料能量密度，已經(jīng)到了‘天花板’。”王芳說，當(dāng)前產(chǎn)業(yè)化速度最快的是椰子殼硬碳材料，但核心技術(shù)掌握在日本一家公司手里。王芳團(tuán)隊(duì)試驗(yàn)過10多種生物質(zhì)均不理想，后來(lái)發(fā)現(xiàn)牡丹殼是制造鈉電池負(fù)極材料的理想原料。
牡丹殼，即包裹牡丹種子的硬質(zhì)外殼。王芳說：“牡丹殼具備天然優(yōu)勢(shì)，其他材料無(wú)法替代。牡丹殼有豐富的氧原子和獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，生物質(zhì)前驅(qū)體原料含氧量比較高。不僅碳結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，而且不需要預(yù)氧化，同時(shí)省去了酸洗、除雜等環(huán)節(jié)，縮短了工藝流程，降低了生產(chǎn)成本。”
在近日舉行的洛陽(yáng)市科創(chuàng)成果直通車偃師專場(chǎng)活動(dòng)上，王芳圍繞“鈉離子電池用生物質(zhì)基硬碳負(fù)極材料”主題進(jìn)行分享，并表示已經(jīng)成功攻克“牡丹殼可控制備高性能鈉離子電池負(fù)極材料關(guān)鍵技術(shù)”。“我們已經(jīng)掌握了生物質(zhì)基硬碳負(fù)極材料的低成本制備工藝，并通過自主研發(fā)的無(wú)機(jī)鹽磷化技術(shù)提升了硬碳負(fù)極材料的性能，可作為低成本鋰離子電池的替代產(chǎn)品，具有成本低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。”王芳說。
專家表示，洛陽(yáng)市30多萬(wàn)畝牡丹每年產(chǎn)生9萬(wàn)噸牡丹殼，在“牡丹殼可控制備高性能鈉離子電池負(fù)極材料關(guān)鍵技術(shù)”的應(yīng)用下，可產(chǎn)出3.6萬(wàn)噸負(fù)極材料，用于制造6吉瓦時(shí)電池，裝配10萬(wàn)輛電動(dòng)汽車，具有較大的潛在經(jīng)濟(jì)效益。
復(fù)旦大學(xué)材料科學(xué)系教授、博士生導(dǎo)師周永寧說，以牡丹殼制備高性能負(fù)極材料的新技術(shù)，不僅能把農(nóng)業(yè)廢棄物變廢為寶，也將為洛陽(yáng)搶抓鈉電池風(fēng)口產(chǎn)業(yè)機(jī)遇、推動(dòng)牡丹產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展作出貢獻(xiàn)。
目前，王芳團(tuán)隊(duì)已與洛陽(yáng)新能源投資發(fā)展集團(tuán)有限公司等企業(yè)簽訂合作協(xié)議，接續(xù)推進(jìn)項(xiàng)目成果轉(zhuǎn)化。
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