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我國科學家實現廢舊瀝青“秒變”大型儲能電池電極材料

發布日期:2021-10-22  來源:科技日報

核心提示:我國科學家實現廢舊瀝青“秒變”大型儲能電池電極材料
10月20日,記者從長沙理工大學獲悉,該校賈傳坤教授團隊,通過對道路材料中廢舊瀝青進行高效分離、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極材料,比容量比現有商用石墨可提高近52%。研究同時發現,介孔碳材料作為電極,在鈉離子電池、鉀離子電池和大規模儲能液流電池中均可表現出優異的電化學性能。這一將廢舊瀝青變廢為寶,作為儲能電池負極材料的重大成果一旦實現產業化落地,有望大幅度降低負極材料成本,助力新能源存儲,及碳達峰碳中和目標的達成。日前,研究成果在線發表在國際知名能源期刊《電源雜志》(《Journal of Power Sources》)上。此外,團隊“一種基于廢舊瀝青的離子電池負極材料的制備方法”和“一種液流電池用改性電極及其制備方法和液流電池”等兩項重大成果,在3個月內便獲中國發明專利授權。
 
大力發展并高效利用太陽能、風能等新能源,是實現“碳達峰碳中和”的有效途徑之一。但眾所周知,太陽能、風能等新能源的利用,存在不穩定、不連續的問題,須為其配備適合的儲能裝置。電化學儲能,因不受地域限制、響應快、使用方便等優點,成為發展迅速、產業化應用潛力大的熱門技術之一。決定電化學儲能電池性能的重要因素之一,就是電極材料。不過,現有的堿金屬離子電池負極碳基材料,存在比容量較低、原料來源成本上漲等問題。大規模儲能用液流電池電極材料,也存在電導率低、比表面積低及催化活性差等問題。研發價廉物美的新電極材料,對推動電化學儲能商業化進程尤為關鍵。
 
瀝青是廣泛應用的道路材料,我國公路每年因路面維護所產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,還占用大量土地,處理過程會帶來環境污染。因此,亟需開發新的廢舊瀝青回收資源化方法。
 
為此,賈傳坤團隊著力于將廢舊瀝青混合料的再利用,和價廉物美的電極材料兩項研究進行“混搭”探索。經過近兩年探索,團隊在國際上首次實現以廢舊瀝青為碳源,制備出具三維孔狀結構和高比表面積的介孔碳材料。研究結果表明,由廢舊瀝青得到的碳材料用作儲能電池電極材料,能表現出較高的穩定性和電池性能。
 
“廢舊瀝青在儲能中的資源化利用,不僅有效解決了廢舊瀝青帶來的環境污染和回收成本高等問題,也為研發低成本高性能的鋰/鈉/鉀離子電池負極材料和液流電池電極材料提供了新思路,一舉兩得。同時,回收處理用的樣機,我們也已研發和制造出,這項成果正在洽談落地產業化階段。”賈傳坤說。

 
 
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