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美国橡树岭实验室将煤转化为石墨可用于EV电池

盖世汽车 Elisha 2024-12-18 09:11:58

核心提示：该创新方法不仅可以生产出高质量石墨，还可以利用煤炭加工和老矿井产生的煤炭废料，从而解决环境问题。

盖世汽车讯据外媒报道，美国橡树岭国家实验室（ORNL）研究人员开发并测试了两种将煤炭转化为石墨的方法，这些石墨可用于电动汽车电池和可再生储能。

将煤转化为石墨后，研究人员生产并测试用石墨制成的纽扣电池。（图片来源：ORNL）

项目负责人Edgar Lara-Curzio表示，该项目具有三个重要优势，包括推广使用电动汽车，以减缓气候变化的影响；减少美国对外国材料的依赖；促进前煤矿地区的经济发展。

在实验室内，该煤制石墨项目得到由工程师、材料科学家和计算化学家组成的多样化团队的支持。研究人员致力于开发和改进石墨生产工艺，以实现经济可行性和扩大制造规模。

肯塔基大学应用能源研究中心（University of Kentucky Center for Applied Energy Research）与橡树岭国家实验室合作，提供该项目所需的沥青、煤炭和煤炭废料。而行业合作伙伴Ramaco Carbon则为该项目供应煤炭，并计划将该技术商业化。

ORNL的创新方法包括电化学工艺，不仅可以生产出高质量石墨，还可以利用煤炭加工和老矿井产生的煤炭废料，从而解决环境问题。该过程采用高温和缺氧工艺，从而确保煤炭不会燃烧，而是产生气体和煤液，然后进一步加工成石墨。Lara-Curzio表示：“令人兴奋的是，我们找到了一种尽可能多地利用煤炭废料的方法。”

这些石墨的性能和成本都极具竞争力。初步技术经济分析显示，新工艺可能比传统石墨制造方法的成本更低。使用ORNL石墨制成的测试电池，经过数百次循环后可有效保持其容量，几乎可与商业同类产品相媲美。ORNL工程师Eric Wolfe表示：“石墨的质量越好，电池就越好。”

研究人员致力于提高石墨的质量，以及生产数量和速度。目前，石墨产量已从每次5克扩大到500克。通过工艺改进可以增加反应过程中的转化数量。另外，研究人员致力于缩短生产时间，目前生产时间为4.5小时。Wolfe表示：“只要缩短生产周期，就可以降低成本，这是实现商业化的关键。”

总体而言，石墨是碳的一种形式，而煤炭的主要成分也是碳。但ORNL的工艺会吸收并去除煤炭中的杂质，从而制造出适合用作电池阳极的材料。