组装钠电池

牡丹壳

电池负极材料

牡丹壳，即包裹牡丹种子的硬质外壳。看似无用的它，如今有了新的应用场景——制造钠电池负极材料！

最近，洛阳理工学院“能源存储与转化先进材料” 团队带头人王芳教授发布了牡丹壳可控制备高性能钠离子电池负极材料关键技术。作为河南省重点研发与推广专项和洛阳市科技发展计划项目，该项目已在实验室取得成功，电池克容量、循环性能等各项指标比肩国际先进水平，即将转入中试阶段。

未来，人们乘坐的新能源汽车里，或许真的有“洛阳牡丹”的“身影”！

从椰子壳到牡丹壳，发掘洛阳优势材料

一边是油亮的破碎牡丹壳，一边是黢黑的粉末。如果不听讲解，很难将两者联系在一起。

“在这些粉末中加入黏合剂和导电剂等，就能制造钠电池负极材料，再经过进一步加工，就能制成嵌入电池包、圆柱电池等产品。”王芳说

王芳团队在牡丹壳制造钠电池负极材料领域已经深耕3年。早在2020年，洛阳一家新能源电池企业负责人就给王芳团队“出题”——研发一种钠电池负极材料制造工艺，为企业在该领域布局提供技术支持。

“当时，日本企业可乐丽已经成功地将椰子壳制造钠电池负极材料产业化。受此启发，我们思考，能不能在本地找到类似的优质材料。”说起当时的考虑，王芳记忆犹新，“牡丹壳在洛阳很容易获得，而且往往被废弃，就这样成为我们攻关的方向。”

能“装”电、寿命长，指标与国际先进水平相当

近百枚纽扣电池被密密麻麻置于试验架上，电线纵横交错，屏幕上数据灯闪烁……在洛阳理工学院王芳团队的实验室里，这样的批量电池检测场景，每一天都在“上演”。

“这些电池的负极材料都是用牡丹壳制造的，通过检测可以验证电池的循环次数、能量密度等。”王芳说。通过3年研发，王芳团队在一步步摸索中加深了对牡丹壳的认识，也让这种材料的优势浮出水面。

经研究，牡丹壳本身含有丰富的氧原子和独特的微观结构，是钠电池的理想负极材料。以其为原料制造的电池负极材料，具有较好的克容量和循环性能等。

“通俗地讲，就是能‘装’电、充放电次数多等，体现在新能源汽车上，就意味着汽车的续航里程和寿命更长。”王芳说，经过检测，牡丹壳制造的电池负极材料，克容量超过300毫安时/克，循环1000次后容量保持率超过85%，与椰子壳制造的电池负极材料的国际先进水平相当。

已申请两项国家专利，下一步将推进中试

洛阳每年产出的牡丹壳，可供10万辆纯电动汽车使用！这听起来天方夜谭般的想法，背后却有着缜密的科学计算。

王芳给记者算了一笔账，据不完全统计，洛阳牡丹种植面积有30多万亩，可年产9万吨牡丹壳。如果全部用来生产，可产出3.6万吨电池负极材料，可用于制造6吉瓦时（600万千瓦时）电池、装配10万辆纯电动汽车！

近年来，由于原料钠分布广泛且价格低廉，以及具有更优异的安全性和低温性能，钠电池被视为锂电池的未来替代产品之一，其研究被视为风口赛道，吸引宁德时代等国内外新能源电池巨头争相布局。其中，采用生物质制造钠电池负极材料，是国内外研发和产业重点布局的方向。

王芳介绍，作为当前产业化最快的椰子壳硬碳材料，其性能虽好，但国内椰子壳原料供应量相对不足。为摆脱进口依赖，近两年国内相继有核桃壳等生物质制造钠电池的项目投产。多元生物质制造钠电池负极材料，成为新能源产业研发和布局的风口。

“纵览国内外钠电池产业，采用生物质制造负极材料的案例很多，除了主流的椰子壳，还有核桃壳、淀粉等。然而，将牡丹壳作为原料制造钠电池负极材料，我们在国内是首次实现。”王芳说。

目前，该项目已申请两项国家专利，并列入河南省重点研发与推广专项、洛阳市科技发展计划项目等省、市科技项目。王芳团队也与洛阳新能源投资发展集团有限公司等企业签订合作协议，接续推进项目成果转化。

下一步，王芳团队将加紧推动中试，力争早日让“洛阳创新”新能源技术落地，为洛阳抢抓钠电池风口产业机遇、推动牡丹产业高质量发展贡献一臂之力。

洛报融媒记者 张锐鑫 通讯员 姚同伟 文/图

来源：洛阳晚报