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农业废弃物变身高性能电池材料! 我国团队全球首创大蒜茎制备钠电硬碳技术

日期:2025-04-22 09:13    
   科学技术的快速发展正深刻改变着全球能源消费格局。随着人工智能、物联网等新兴技术的普及以及全球绿色能源转型的加速推进,消费者对电子设备、电动汽车和储能系统的需求大规模增加。在此背景下,可充电电池,尤其是锂离子电池和钠离子电池近年来受到广泛关注。锂离子电池因其高能量密度和出色的循环性能而被认为是电子设备和电动汽车领域最有潜力的选择。与之相比,钠资源丰富、价格低廉且钠离子电池具有类似于锂离子电池的工作机制,因此,钠离子电池在大规模储能领域被视为锂离子电池的最佳替代品。

  在河南省每年产生的50万吨大蒜茎中,约三成因难以处理被随意丢弃,既污染环境又浪费资源。而与此同时,河南工业大学碳钠青锋团队依托本校国家级实验室,在河南省特聘专家朱利敏教授的指导下,以先前对茶叶,梧桐叶等生物质材料的研究为基础,进行对大蒜茎这一新材料的研究探索并全球首次提出利用大蒜茎综合利用制备钠电硬碳。该团队基于独特的碳前驱体,利用氮气氛围碳化、KOH活化,调控孔隙结构,从而精确优化储纳技术。制备出宽温域、高密度、高稳定的多层生物质硬碳复合材料,实现大蒜茎资源化开发,清洁化处置,高值化应用。

  图1 研究团队制备材料过程

  图二 研究团队制备材料过程

  图三 研究团队制备材料过程

  图四 研究团队制备材料过程

  图五 研究团队制备材料过程

  图六 研究团队制备材料过程

  图七 基于大蒜茎衍生碳制备钠电产品实图

  根据该团队的电化学测试,这种创新材料在极端温度环境下依然表现稳定,不仅储电能力出色,还能经受长时间反复充放电的考验。更特别的是,科研人员首次观察到材料在充放电时的微观变化,揭示了其独特的储能原理。这种绿色技术既解决了大蒜茎处理难题,又降低了电池生产成本,真正实现了"变废为宝"。

  安全性测试

  目前该技术已获得企业认可。碳钠青锋团队与郑州恒博公司达成合作,企业方高度评价这种材料所表现出的成本低、安全性高、充电快等优势,预计将带来显著的经济和社会效益。团队负责人表示,未来团队将通过自主研发与市场反馈相结合的创新模式,推动技术持续升级,在创造就业岗位的同时,助力国家新能源战略和可持续发展目标稳步推进。

  这项源自田间地头的科技创新,不仅让农业废弃物焕发新生,更为千家万户使用的电池技术开辟了新路径,展现出绿色科技改变生活的无限可能。

  图九 团队合影

 

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