引言
隨著全球能源需求的不斷增長和環境問題的日益嚴峻,開發可持續的能源存儲技術已成為當務之急。鈉離子電池(SIBs)因其成本低廉、資源豐富,被認為是鋰離子電池(LIBs)的有力替代品。然而,鈉離子電池的負極材料開發仍面臨諸多挑戰。近日,上海交通大學材料科學與工程學院的翁國明研究團隊在《Green Chemical Technology》期刊上發表了一篇關于廢樹脂衍生碳材料在鈉離子電池中應用的綜述文章,為這一領域的研究提供了新的思路和方向。
廢樹脂的挑戰與機遇
廢樹脂,尤其是環氧樹脂,廣泛應用于機械、電子和化工等領域,但其難以降解的特性使其成為環境治理的難題。傳統的填埋和焚燒處理方式不僅無法有效回收資源,還會對土壤和空氣造成二次污染。如何高效、環保地處理廢樹脂,已成為全球關注的焦點。 研究團隊提出了一種創新的解決方案:將廢樹脂轉化為功能性碳材料,用于鈉離子電池的負極材料。這不僅能夠實現廢樹脂的高值化利用,還能為清潔能源存儲技術的發展提供新的材料支持。
廢樹脂衍生碳材料的優勢
1. 低成本與高資源利用率
廢樹脂來源廣泛,成本低廉,通過熱解或化學回收技術,可以將其轉化為高性能的碳材料。這種“變廢為寶”的方式不僅降低了電池材料的成本,還減少了對環境的污染。
2. 優異的電化學性能
研究團隊通過實驗發現,廢樹脂衍生的碳材料具有較高的鈉離子存儲容量和良好的循環穩定性。例如,酚醛樹脂衍生的硬碳材料在鈉離子電池中表現出高達386 mAh/g的可逆容量,且循環100次后容量保持率超過96%。
3. 環境友好與可持續發展
通過廢樹脂的回收利用,研究團隊不僅減少了廢棄物的產生,還推動了“碳中和”目標的實現。廢樹脂熱解過程中產生的氫氣還可以作為清潔能源,進一步減少碳排放。
技術突破與未來展望
研究團隊通過功能基團調控和電解質工程優化,進一步提升了廢樹脂衍生碳材料的性能。例如,通過引入電子給體或受體基團,調控了材料的氧化還原電位,優化了其鈉離子存儲能力。 未來,研究團隊將繼續探索廢樹脂衍生碳材料的結構優化和功能化改性,推動其在鈉離子電池中的大規模應用。同時,研究團隊還將進一步開發高效催化劑和反應設備,提升廢樹脂回收的效率和經濟效益。
結語
廢樹脂衍生碳材料的研究不僅為鈉離子電池的發展提供了新的材料選擇,還為廢樹脂的高值化利用開辟了新的途徑。通過這一技術,我們不僅能夠減少環境污染,還能推動清潔能源存儲技術的進步,助力全球“碳中和”目標的實現。 我們將繼續致力于這一領域的研究,推動廢樹脂回收技術的產業化應用,為全球可持續發展貢獻力量。
通訊作者介紹 翁國明,中共黨員,現任上海交通大學氫科學中心副教授、博士生導師。于2015年獲香港大學化學系哲學博士學位,回國前曾任紐約大學、耶魯大學和香港中文大學博士后研究員。主要從事研發氫科學、廢棄物回收利用和新能源技術,主持或參與科技部重大研發計劃(作為項目負責人)等國內外重要課題項目。在相關國際期刊已發表論文約70篇,著有英文書籍章節2章,正撰寫Hydrogen Science: Fundamentals & Applications英文教材1本,申請有中國專利10多項、1項PCT國際申請和美國專利 3項。其中,1項中國專利授權和1項美國專利授權并許可使用開發。目前擔任The Global Environmental Engineers編輯、The Innovation期刊青年編委、EcoEnergy期刊青年編委和多個國際期刊的客座編輯及審稿人,并曾獲2016年國際性的Fondazione Oronzio e Niccolò De Nora Fellowship、入選2019年上海市海外高層次人才項目、榮獲2023年度上海交通大學優秀班主任稱號等。
|