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我國(guó)科學(xué)家實(shí)現(xiàn)廢舊瀝青“秒變”大型儲(chǔ)能電池電極材料

發(fā)布日期:2021-10-22  來源:科技日?qǐng)?bào)

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10月20日,記者從長(zhǎng)沙理工大學(xué)獲悉,該校賈傳坤教授團(tuán)隊(duì),通過對(duì)道路材料中廢舊瀝青進(jìn)行高效分離、回收及資源化利用等研究,成功制備出一種具高比表面積的介孔碳材料。以該材料做為鋰離子電池負(fù)極材料,比容量比現(xiàn)有商用石墨可提高近52%。研究同時(shí)發(fā)現(xiàn),介孔碳材料作為電極,在鈉離子電池、鉀離子電池和大規(guī)模儲(chǔ)能液流電池中均可表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。這一將廢舊瀝青變廢為寶,作為儲(chǔ)能電池負(fù)極材料的重大成果一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地,有望大幅度降低負(fù)極材料成本,助力新能源存儲(chǔ),及碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的達(dá)成。日前,研究成果在線發(fā)表在國(guó)際知名能源期刊《電源雜志》(《Journal of Power Sources》)上。此外,團(tuán)隊(duì)“一種基于廢舊瀝青的離子電池負(fù)極材料的制備方法”和“一種液流電池用改性電極及其制備方法和液流電池”等兩項(xiàng)重大成果,在3個(gè)月內(nèi)便獲中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)。
 
大力發(fā)展并高效利用太陽能、風(fēng)能等新能源,是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”的有效途徑之一。但眾所周知,太陽能、風(fēng)能等新能源的利用,存在不穩(wěn)定、不連續(xù)的問題,須為其配備適合的儲(chǔ)能裝置。電化學(xué)儲(chǔ)能,因不受地域限制、響應(yīng)快、使用方便等優(yōu)點(diǎn),成為發(fā)展迅速、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力大的熱門技術(shù)之一。決定電化學(xué)儲(chǔ)能電池性能的重要因素之一,就是電極材料。不過,現(xiàn)有的堿金屬離子電池負(fù)極碳基材料,存在比容量較低、原料來源成本上漲等問題。大規(guī)模儲(chǔ)能用液流電池電極材料,也存在電導(dǎo)率低、比表面積低及催化活性差等問題。研發(fā)價(jià)廉物美的新電極材料,對(duì)推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)化進(jìn)程尤為關(guān)鍵。
 
瀝青是廣泛應(yīng)用的道路材料,我國(guó)公路每年因路面維護(hù)所產(chǎn)生的廢舊瀝青混合料就有近2億噸。這些廢舊瀝青混合料不僅造成極大的資源浪費(fèi),還占用大量土地,處理過程會(huì)帶來環(huán)境污染。因此,亟需開發(fā)新的廢舊瀝青回收資源化方法。
 
為此,賈傳坤團(tuán)隊(duì)著力于將廢舊瀝青混合料的再利用,和價(jià)廉物美的電極材料兩項(xiàng)研究進(jìn)行“混搭”探索。經(jīng)過近兩年探索,團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)以廢舊瀝青為碳源,制備出具三維孔狀結(jié)構(gòu)和高比表面積的介孔碳材料。研究結(jié)果表明,由廢舊瀝青得到的碳材料用作儲(chǔ)能電池電極材料,能表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和電池性能。
 
“廢舊瀝青在儲(chǔ)能中的資源化利用,不僅有效解決了廢舊瀝青帶來的環(huán)境污染和回收成本高等問題,也為研發(fā)低成本高性能的鋰/鈉/鉀離子電池負(fù)極材料和液流電池電極材料提供了新思路,一舉兩得。同時(shí),回收處理用的樣機(jī),我們也已研發(fā)和制造出,這項(xiàng)成果正在洽談落地產(chǎn)業(yè)化階段。”賈傳坤說。

 
 
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