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#變廢為寶#

近日，長沙理工大學(xué)賈傳坤、丁美教授團(tuán)隊(duì)通過對(duì)道路材料中的廢舊瀝青進(jìn)行高效分離、回收和資源化利用等研究，制備出一種具有相互聯(lián)通的三維孔狀結(jié)構(gòu)和高比表面積的介孔碳材料（MPC）。該材料用作鋰離子電池負(fù)極材料時(shí)，容量比商業(yè)石墨提高了近200mA hg，同時(shí)用于鈉離子和鉀離子的存儲(chǔ)時(shí)，也展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。

（MPC和BPC的（a）XRD圖譜，（b）Raman圖譜，（c）氮?dú)馕?脫附曲線，（d）孔徑分布曲線圖；MPC的（e）SEM圖和（g）TEM圖和BPC的（f）SEM圖和（h）TEM圖）

（MPC和BPC組裝成的（a）鋰離子電池在0.2Ag

這一將廢舊瀝青變廢為寶，作為儲(chǔ)能電池負(fù)極材料的研究成果一旦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，不僅可以解決廢舊瀝青的環(huán)境污染問題，還可以為實(shí)現(xiàn)“碳中和”鑄就新的力量，具有重大的意義。該工作發(fā)表在國際知名能源期刊Journalof PowerSources上。此外，團(tuán)隊(duì)“一種基于廢舊瀝青的離子電池負(fù)極材料的制備方法”（50天獲得中國發(fā)明專利授權(quán)）和“一種液流電池用改性電極及其制備方法和液流電池”（90天已獲得中國發(fā)明專利授權(quán)）兩項(xiàng)重大成果樣機(jī)已構(gòu)建完成，目前正在洽談產(chǎn)業(yè)化。

大力發(fā)展并高效利用太陽能、風(fēng)能等新能源，是實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”的有效途徑之一。但眾所周知，太陽能、風(fēng)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(chǔ)能裝置。電化學(xué)儲(chǔ)能，因不受地域限制、響應(yīng)快、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，成為發(fā)展迅速、產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力大的熱門技術(shù)之一。決定電化學(xué)儲(chǔ)能電池性能的重要因素之一，就是電極材料。不過，大規(guī)模儲(chǔ)能用液流電池電極材料，也存在電導(dǎo)率低、比表面積低及催化活性差等問題。研發(fā)價(jià)廉物美的新電極材料，對(duì)推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)化進(jìn)程尤為關(guān)鍵。

瀝青是廣泛應(yīng)用的道路材料，我國公路每年因路面維護(hù)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(fèi)，還占用大量土地，處理過程會(huì)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。

（廢舊瀝青衍生的介孔碳的制備流程圖）

為此，賈傳坤團(tuán)隊(duì)著力于將廢舊瀝青混合料的再利用和價(jià)廉物美的電極材料兩項(xiàng)研究進(jìn)行“混搭”探索。經(jīng)過近兩年探索，團(tuán)隊(duì)在國際上首次實(shí)現(xiàn)以廢舊瀝青為碳源，制備出具三維孔狀結(jié)構(gòu)和高比表面積的介孔碳材料。研究結(jié)果表明，由廢舊瀝青得到的碳材料用作儲(chǔ)能電池電極材料，能表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和電池性能。

本文第一作者為材料科學(xué)與工程學(xué)院和交通運(yùn)輸工程學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生謝明明和朱曉波博士，丁美教授、賈傳坤教授為本文共同通訊作者。

長沙理工大學(xué)儲(chǔ)能團(tuán)隊(duì)從事大規(guī)模儲(chǔ)能電池關(guān)鍵材料和系統(tǒng)集成研究。團(tuán)隊(duì)具有多項(xiàng)自主開發(fā)液流電池關(guān)鍵材料和系統(tǒng)構(gòu)建專利技術(shù)，多項(xiàng)技術(shù)已完成專利轉(zhuǎn)化。同時(shí)擁有廢舊瀝青基鋰/鈉/鉀離子電池負(fù)極碳材料及液流電池電極材料、碳質(zhì)泥巖基液流電池復(fù)合膜等交通固廢資源化利用技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了變廢為寶，節(jié)能減排的目的，助力“碳中和”的發(fā)展。

END

來源：材料學(xué)院

編輯：高思源

封圖：盧育詩

責(zé)編：劉 暢

審核：伍佩楨

終審：任志祥

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