廢舊煤瀝青作為煤焦油加工的殘余物,每年產生量約為580。由于其軟化點高且再生成本昂貴,循環利用率僅為5%左右,不僅造成資源浪費,還可能對生態環境構成威脅。在全球新能源儲能產業蓬勃發展的背景下,鈉離子電池憑借低成本、高安全性和環境友好性等顯著優勢,成為新能源電池領域的研究熱點。廣州大學能源與催化研究所的"吐故鈉新"項目團隊通過前期研究發現,廢舊瀝青富含碳元素,可作為鈉離子電池硬碳負極材料的潛在原料。因此,團隊將研究方向聚焦于廢舊瀝青的高附加值利用,致力于通過技術創新構建循環經濟體系,推動新能源儲能行業的可持續發展。
(鈉新科技的科研團隊正在進行電池組裝及數據檢測)
當前鈉離子電池負極材料面臨三大技術瓶頸:通用前驅體稀缺、生產工藝復雜、碳排放量高且產品性能不足。針對上述問題,“吐故鈉新”團隊采用大型煉油化工廠副產煤瀝青作為硬碳前驅體,將原料成本控制在900元/噸,較傳統前驅體成本下降60%,為規模化生產奠定價格優勢。團隊對回收瀝青原料進行預處理(粉化、浸漬)以減少制造端工序,同時結合S-O雙交聯技術與表面原位拓撲重構策略,將核心反應步驟從7步簡化至2步,工藝流程較傳統工藝縮短60%,硬碳材料在0.1C倍率下克比容量達324mAh/g。與多家企業的試用合作中,產品通過國標檢測并獲投產/采購確認,標志著產業化邁出關鍵一步。此外,以廢舊瀝青為原料的技術路線契合綠色發展理念,可減少資源消耗與碳排放,助力“無廢城市”建設及“城市礦產”資源利用體系構建。
“吐故鈉新”項目團隊研發的瀝青基鈉離子電池負極材料性能卓越,市場競爭力顯著。在比容量方面,該材料在0.1C下的比容量從市售產品的94mAh/g提升至324mAh/g,表明同等體積與重量下可存儲更多電能,為鈉離子電池高能量密度發展提供支撐。循環穩定性方面,產品經150次循環后容量保持率達93.1%,優異性能可延長使用壽命并降低更換成本。倍率性能上,材料在-20℃至55℃寬溫區內容量波動小于5%,滿足功率型電池高倍率、長循環需求,確保復雜工況下性能穩定,為鈉離子電池多場景應用奠定基礎。
“吐故鈉新”項目依托廣州大學能源與催化研究所科研平臺,匯聚化學工程、材料科學、產業經濟等多領域人才,形成理論與實踐兼具的研發團隊。團隊通過跨學科協作攻克多項技術壁壘,為項目提供堅實的人才與技術保障。團隊未來將深化與高校、科研機構及企業的合作,加速鈉離子電池硬碳負極材料商業化。以廢舊瀝青替代傳統碳源,可以減少對鋰等稀缺資源的依賴,推動低碳經濟與循環經濟發展,為“雙碳”目標提供技術支撐。
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