(来源:湖州日报)
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记者 徐震
本报讯 记者日前来到电子科大长三角研究院(湖州),该研究院新材料与能源科学研究中心副研究员葛震向记者透露,他们研究的沥青质生物质硬碳合成技术已完成实验室级别的材料制备和性能验证,目前正与合作企业开展吨级的中试研究。
“简单来说,就是把铺路的沥青做成钠离子电池的负极材料。”葛震在试验台上展示原料与成品:一边是被加工成大颗粒状的沥青;一边是呈黑色粉末状的钠离子电池负极材料,直径比头发丝还要小。
看似毫无关联的材料,是如何实现关联的?葛震道出原理:沥青是一种成本低廉且结构在高温下可调控的碳源前驱体,通过特定的工艺,能变成钠离子电池负极中存储能量的硬碳结构。
实验室里,箱式气氛炉、中温管式炉、高温管式炉等设备是实现技术的关键。“沥青的分子结构紧密,我们需要先把它‘撑开’。”葛震说,第一步是预氧化,氧原子嵌入沥青的分子结构,将碳层层间距离拉大;随后是高温碳化,氧原子以气体形式离开,但被“撑开”的“碳骨架”得以保留,最终形成一种层间距更大、具有丰富纳米孔道的硬碳结构,让钠离子能快速嵌入和脱出。
眼下,国内市场对钠离子电池的商业化需求正在稳步提升,而作为核心储能部件之一的负极材料面临着成本高、容量低的困境,国内多个研发团队正在攻坚。“我们有自己的核心技术——梯度预氧化和CVD包覆,在循环寿命、比容量等性能上有很大优势。”葛震介绍。
据悉,这一转化将实现可观的经济与社会效益。目前每吨沥青市场价为3千至5千元,每吨硬碳负极材料为4万至8万元。同时,我国每年公路基础设施养护会产生大量废旧沥青混合料,转化后能极大减轻环境负担。
从技术研发到技术成熟,葛震所在的团队已经坚持了10多年。作为“娘家”的该研究院在公共科研平台、申请项目和对接企业合作等方面给予了全程支持。“从实验室到产线是关键一步,接下来我们将全力助团队成长。”该研究院表示。