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我国科学家实现废旧沥青“秒变”大型储能电池电极材料

作者:中国储能网新闻中心 来源:科技日报 发布时间:2021-10-22 浏览:

科技日报记者 俞慧友

10月20日,记者从长沙理工大学获悉,该校贾传坤教授团队,通过对道路材料中废旧沥青进行高效分离、回收及资源化利用等研究,成功制备出一种具高比表面积的介孔碳材料。以该材料做为锂离子电池负极材料,比容量比现有商用石墨可提高近52%。研究同时发现,介孔碳材料作为电极,在钠离子电池、钾离子电池和大规模储能液流电池中均可表现出优异的电化学性能。这一将废旧沥青变废为宝,作为储能电池负极材料的重大成果一旦实现产业化落地,有望大幅度降低负极材料成本,助力新能源存储,及碳达峰碳中和目标的达成。日前,研究成果在线发表在国际知名能源期刊《电源杂志》(《Journal of Power Sources》)上。此外,团队“一种基于废旧沥青的离子电池负极材料的制备方法”和“一种液流电池用改性电极及其制备方法和液流电池”等两项重大成果,在3个月内便获中国发明专利授权。

大力发展并高效利用太阳能、风能等新能源,是实现“碳达峰碳中和”的有效途径之一。但众所周知,太阳能、风能等新能源的利用,存在不稳定、不连续的问题,须为其配备适合的储能装置。电化学储能,因不受地域限制、响应快、使用方便等优点,成为发展迅速、产业化应用潜力大的热门技术之一。决定电化学储能电池性能的重要因素之一,就是电极材料。不过,现有的碱金属离子电池负极碳基材料,存在比容量较低、原料来源成本上涨等问题。大规模储能用液流电池电极材料,也存在电导率低、比表面积低及催化活性差等问题。研发价廉物美的新电极材料,对推动电化学储能商业化进程尤为关键。

沥青是广泛应用的道路材料,我国公路每年因路面维护所产生的废旧沥青混合料就有近2亿吨。这些废旧沥青混合料不仅造成极大的资源浪费,还占用大量土地,处理过程会带来环境污染。因此,亟需开发新的废旧沥青回收资源化方法。

为此,贾传坤团队着力于将废旧沥青混合料的再利用,和价廉物美的电极材料两项研究进行“混搭”探索。经过近两年探索,团队在国际上首次实现以废旧沥青为碳源,制备出具三维孔状结构和高比表面积的介孔碳材料。研究结果表明,由废旧沥青得到的碳材料用作储能电池电极材料,能表现出较高的稳定性和电池性能。

“废旧沥青在储能中的资源化利用,不仅有效解决了废旧沥青带来的环境污染和回收成本高等问题,也为研发低成本高性能的锂/钠/钾离子电池负极材料和液流电池电极材料提供了新思路,一举两得。同时,回收处理用的样机,我们也已研发和制造出,这项成果正在洽谈落地产业化阶段。”贾传坤说。

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关键字:储能材料

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