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材料学院
利用兰炭末制备高性能锂电池负极材料研究
来源: 日期:2017年08月12日 08:48 点击数:

项目名称:利用兰炭末制备高性能锂电池负极材料研究

负责人: 柳永宁

联系电话:029-82664602

E-mail: ynliu@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:材料学院

项目简介:锂离子电池已经成为日常生活中不可或缺的电源类型之一。随着新能源汽车,移动电子设备,电器,公共交通等各方面的快速发展,锂离子电池将有巨大的需求。而对于锂离子电池生产链而言,负极材料仍然以石墨为主。而这些年随着锂离子电池需求量的巨大增加,可开采石墨量也在逐年减少,而且价格也在不断上浮。因此,找到一种负极材料的低成本制作方法,将具有巨大的市场潜力。

神木县煤炭资源丰富,其中有一种煤炭,即兰炭,并没有被完全地利用。在兰炭生产过程中,小于3 mm的兰炭粉末占总质量的10%,因发现被废弃的兰炭末(小于3 mm)便是一种廉价的原材料。因其粒度小,不符合生产工艺要求,只能被当作低级燃料廉价处理或被弃置于河道或地头。这不仅造成大量能源浪费,限制兰炭的经济效益,而且对环境造成严重污染。如果将这种廉价的煤炭资源转变成高附加值的产品,不仅可以大幅提升兰炭的经济效益,也可以减少废料对环境的污染。据统计,在陕晋宁蒙甘接壤地区,目前探明兰炭储量约为5000多亿吨,按10%废弃粉末量计算则有500多亿吨,这么多廉价(或者废弃)的兰炭粉末做成石墨负极材料,按照目前石墨电极的价格在15000元/吨以上,则估算的利润在10000元/吨,这蕴藏着巨大的利润!同时这也是一件利国利民的好项目!

通过前期预研,本研究团队开发了一种将兰炭“变废为宝”的生产方法,可以将其转变成高容量、循环稳定的优质石墨电极材料。性能完全达到了商用里离子电池负极材料的指标,首次嵌锂容量437mAh/g,首次脱锂容量361 mAh/g,0.5C电流脱锂容量343mAh/g,循环300次后容量没有衰减,1C电流脱锂容量317mAh/g,循环300次后衰减小于1%。这些已达到并优于一些商业产品的指标。

总结项目优势:

(1) 改性的材料容量和商用持平甚至超过商用产品,性能优异。

(2) 将大量废弃兰炭变废为宝,减少环境污染利国利民;

(3) 投资可是分批次,根据市场寻求投入,风险小,利润超高;

(4) 可充分发挥神木县煤炭资源丰富的优势,在宏观发展上做成国家级甚至是世界级兰炭基石墨负极材料的重点产业区.

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