国内首创 洛阳牡丹壳造出钠电材料

用牡丹壳制造钠电池负极材料在洛阳获得成功，该技术系国内首创，已申请两项发明专利，并受到国家自然科学基金和河南省科技厅立项支持。

11月29日，在洛阳理工学院动力与储能重点实验室，河南省高校创新团队带头人、洛阳理工学院新能源科学与工程系主任王芳告诉记者：“国内外使用生物质制造钠电池负极材料的有很多，除了椰子壳，还有花生壳、甘蔗渣等。然而，采用牡丹壳作为原料制造钠电池负极材料，在国内尚属首次。”

近年来，钠电池被视为锂电池的未来替代产品之一，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方向。

相关研究显示，硬碳负极占钠电池成本的25%左右，目前产品成熟技术被国外企业掌握，进口成本超12万元/吨，国内产能有限，因而负极材料成为制约钠电池规模化生产的主要因素之一。

2020年，洛阳一家企业负责人找到王芳，希望在钠离子电池材料方面进行产学研合作。“当时企业研发应用的材料能量密度，已经到了‘天花板’。”王芳说，当前产业化速度最快的是椰子壳硬碳材料，但核心技术掌握在日本一家公司手里。王芳团队试验过10多种生物质均不理想，后来发现牡丹壳是制造钠电池负极材料的理想原料。

牡丹壳，即包裹牡丹种子的硬质外壳。王芳说：“牡丹壳具备天然优势，其他材料无法替代。牡丹壳有丰富的氧原子和独特的微观结构，生物质前驱体原料含氧量比较高。不仅碳结构稳定，而且不需要预氧化，同时省去了酸洗、除杂等环节，缩短了工艺流程，降低了生产成本。”

在近日举行的洛阳市科创成果直通车偃师专场活动上，王芳围绕“钠离子电池用生物质基硬碳负极材料”主题进行分享，并表示已经成功攻克“牡丹壳可控制备高性能钠离子电池负极材料关键技术”。“我们已经掌握了生物质基硬碳负极材料的低成本制备工艺，并通过自主研发的无机盐磷化技术提升了硬碳负极材料的性能，可作为低成本锂离子电池的替代产品，具有成本低、性能稳定等优点。”王芳说。

专家表示，洛阳市30多万亩牡丹每年产生9万吨牡丹壳，在“牡丹壳可控制备高性能钠离子电池负极材料关键技术”的应用下，可产出3.6万吨负极材料，用于制造6吉瓦时电池，装配10万辆电动汽车，具有较大的潜在经济效益。

复旦大学材料科学系教授、博士生导师周永宁说，以牡丹壳制备高性能负极材料的新技术，不仅能把农业废弃物变废为宝，也将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作出贡献。

目前，王芳团队已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。