手机阅读分享话题锂资源的匮乏和生产成本暴增,严重制约了锂离子电池的发展。与锂相比,钠资源丰富,价格低廉以及响应国家“双碳”政策，团队对钠离子电池寄予厚望。目前，储能企业主要使用以硬碳作为负极制造储能电池，但由于传统材料制备的硬碳成本高，且使得钠电具有温域窄、容量小、短循环寿命和相对较低的能量密度的缺点，市场急需开发出一款体积能量密度高,成本低,适合快速推向市场的一款钠电负极。而与此同时，在河南工业大学的一个化学实验室里，一堆堆发霉变质的大蒜茎正经历着科技赋能的华丽蜕变。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，进行对新材料——大蒜茎的探索，全球首次提出利用大蒜茎综合利用制备钠电硬碳，同时解决了工艺流程复杂、成本高，电化学性能差三大企业技术关键共性难题，并实现大蒜茎资源化开发，清洁化处置，高值化应用。该团队通过独创的“酸洗-活化-碳化”三步法将农业废弃物转化为高端钠电池负极材料，其性能指标达到国际领先水平。X射线光电子能谱分析显示，材料表面含有一定的氮元素，其中吡啶氮占比较大，这些活性位点显著提升了钠离子的吸附能力；拉曼光谱检测到ID/IG值为0.97，证实材料内部存在丰富的结构缺陷，为钠存储提供了充足空间。
图一 对材料进行研磨
图二 材料进行多级纳米孔碱性催化
图三 酸化构筑强界面相互作用后离心
图四：团队成员在实验室研发材料，做实验记录
图五：基于大蒜茎大蒜茎衍生碳材料制备的钠离子电池产品实图
图六：对电池电化学性能测试分析
通过系统研究热解温度对材料性能的影响，团队发现最佳碳化温度及时间为800℃—2h，且其电化学性能展现出优异性能。该电池在电流密度为0.1 A/g下，充放电100次的循环性能，其首周充放电比容量就极为优异，首周即具有较大的不可逆容量。首周后，充放电具有较高的库伦效率，且100个充放电循环后，库伦效率接近100%，容量保持率极高，表现了良好的循环稳定性和优良的电化学性能。
图七：对电池进行充放电CV测试
团队成员通过调查国内外相关企业，发现企业内意外事故时有发生。而碳钠青锋团队对实验产品进行了过冲、过放、高温、高压、针刺等一系列安全测试，所有状态下均未出现冒烟、起火、爆炸等安全事故。表现出此钠离子负极材料优越的安全性能；通过将生物质大蒜茎价格、化学用量和能源消耗进行对比得出，与传统硬碳材料过程相比，它具有更为满意的利润；与行业主流钠离子电池负极对比，该产品也具有三大核心优势，即具有宽温域、长续航、高保持的突出特点，解决了商业共性问题。目前，碳钠青锋团队已申请国家级大创项目并成功立项，且与郑州恒博公司达成合作，其成果带来的各方效益受到公司充分肯定。未来，团队将侧重于对创新人才的培养，坚持以人为本，推动国家可持续发展战略行稳致远。
图八 团队合照
