科技日報記者 俞慧友
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，容量比現(xiàn)有商用石墨可提高近52%。研究同時發(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)模儲能液流電池中均可表現(xiàn)出優(yōu)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(xiàn)產(chǎn)業(yè)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(fā)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(nèi)便獲中國發(fā)明專利授權。
大力發(fā)展并高效利用太陽能、風能等新能源，是實現(xiàn)“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(wěn)定、不連續(xù)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(yōu)點，成為發(fā)展迅速、產(chǎn)業(yè)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(xiàn)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(guī)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(fā)價廉物美的新電極材料，對推動電化學儲能商業(yè)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(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，還占用大量土地，處理過程會帶來環(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(jīng)過近兩年探索，團隊在國際上首次實現(xiàn)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(xiàn)出較高的穩(wěn)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(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(fā)和制造出，這項成果正在洽談落地產(chǎn)業(yè)化階段?！辟Z傳坤說。（受訪者供圖）
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