山西煤化所將煤液化瀝青“一分為二”

科學導(dǎo)報訊 記者耿倩 6月30日，記者從山西省科技廳獲悉，中科院山西煤化所宋燕研究員團隊在煤液化瀝青組分的研究領(lǐng)域取得新進展，為硬炭材料的原料選擇提供了重要參考，將幫助行業(yè)更精準地“定制”理想結(jié)構(gòu)，推動鈉離子電池技術(shù)走向成熟。

在新能源賽道上，鈉離子電池因原料豐富、成本低廉，在大規(guī)模儲能和低速電動車領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用前景，而硬炭作為其關(guān)鍵負極材料，其制備工藝直接影響電池性能。此外，煤液化瀝青具有碳含量高、來源穩(wěn)定、價格低廉等特點，其豐富的芳烴結(jié)構(gòu)和可調(diào)控的分子量分布，能夠形成具有優(yōu)異儲鈉性能的硬炭材料。

日前，山西煤炭化學研究所宋燕研究員團隊在煤液化瀝青組分的研究領(lǐng)域以“瀝青餾分氧化對衍生炭材料結(jié)構(gòu)和儲鈉性能的影響”為題發(fā)表在New Carbon Materials期刊上。該論文創(chuàng)新性地揭示了煤液化瀝青中甲苯可溶組分（TS）與甲苯不溶-吡啶可溶組分（TI-PS）在分子結(jié)構(gòu)、氧化活性及儲鈉性能方面的本質(zhì)差異，為瀝青的精細化研究及瀝青基硬碳負極材料的精準制備提供了科學依據(jù)。

煤液化瀝青是煤液化過程中的副產(chǎn)品，含有數(shù)百至數(shù)千種不同的多環(huán)芳烴分子。為了更精準地調(diào)控硬炭結(jié)構(gòu)，研究團隊采用溶劑萃取法，將瀝青分成兩部分：TS：分子量較小，富含脂肪側(cè)鏈，結(jié)構(gòu)更松散，像“活潑的年輕人”，容易與氧氣發(fā)生反應(yīng)；TI-PS：分子量較大，芳香稠環(huán)更多，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，像“沉穩(wěn)的長者”，反應(yīng)活性較低。經(jīng)過1000℃炭化后，TS衍生的硬炭（O-TS-1000）展現(xiàn)出更大的層間距和更無序的碳層排列，為鈉離子提供了更多嵌入空間和快速通道。

過去，硬炭制備一般直接使用全組分瀝青，但這項研究表明，TS組分更適合作為硬炭前驅(qū)體。未來，族組分分離可能成為瀝青基硬炭制備的必經(jīng)之路，從而提升硬炭性能。