“經過十余年的科研攻關，我們用尾焦‘黑粉’做成了石墨‘黑金’，將無處可放的工業(yè)垃圾轉變成為稀缺寶貴的資源?！?月28日，山西沁新集團新創(chuàng)新材料有限公司技術總監(jiān)唐杰說。前不久，該公司在2024鋰電池負極材料市場及前沿技術高峰論壇上，榮獲“鋰電負極材料新星閃耀獎”。

當日，《科學導報》記者走進位于長治市沁源縣沁河鎮(zhèn)賢友村村南的山西新創(chuàng)新材料有限公司球化車間，一排排高大的高溫釜伴隨著機器轟鳴聲正在運行。在其內部650℃的環(huán)境中，混合著瀝青的尾焦粉被不停地攪拌，重新塑“形”。經過6個小時的高溫后，尾焦粉就變成了半成品，再經石墨化，新能源鋰電池負極材料“人造石墨”就做好了。

山西沁新集團以煤起家，擁有大型焦化廠，但在煉焦過程中產生的黑色尾焦粉不僅影響生產，還污染環(huán)境。經過學習、實驗、考察，山西沁新集團總部認為，尾焦粉含碳量高、內部空隙發(fā)達、有一定強度等特質，符合新能源鋰電池負極材料的要求。于是在2012年全國新能源產業(yè)剛起步時，該集團就將目光鎖定在鋰電池負極材料——人造石墨上。

鋰電池擁有正極材料、負極材料、隔膜、電解液四個組成部分。負極材料被認為是實現快速充電、超長續(xù)航的關鍵。“如果把鋰電池比作蓄水池，那么，理想的負極材料就能容納更多的鋰離子，讓水池更深?！碧平苷f。

那怎樣讓尾焦粉做成的人造石墨容納更多鋰離子呢？顆粒要小，密度要適中?？缮a環(huán)節(jié)的各項數據指標還無人知曉。

2013年，集團抽調24名技術人員赴中南大學學習、探索、試生產。唐杰回憶說，為了在納米級的范圍內尋找最合適的顆粒直徑，他們一次次地研磨、測試。實驗原料從幾克到幾公斤再到幾百公斤，生產線上的操作細節(jié)一點點完善，數據日益精準。3年后，一套以尾焦粉為原料的人造石墨生產體系初現雛形。

2016年底，技術人員歸來，一家年產2萬噸動力型鋰離子電池負極材料的高新技術企業(yè)開始籌建。到2019年，山西新創(chuàng)新材料有限公司已成為全市負極材料“鏈主”企業(yè)、全市高質量發(fā)展創(chuàng)新團隊企業(yè)，還被國家工信部認定為“國家級綠色工廠”。

隨著自身的發(fā)展壯大，該公司還從南開大學、天津工業(yè)大學等院校引進高端創(chuàng)新科研團隊，專門從事產品研發(fā)、產品升級、工藝改造、品質管控等工作。

截至2022年底，該公司已取得自主知識產權18項，其中“一種鋰離子動力電池用煤焦粉基負極材料及其制備方法”榮獲山西省專利一等獎，并先后通過了汽車質量管理體系標準、能源管理體系標準認證及檢測專業(yè)第三方中心檢測。

“如今，用我們的負極材料做成的電池，可以在10分鐘內充滿電?！碧平芙榻B說，傳統石油焦人造石墨原料在高溫熱處理過程中，微晶層間距會縮小。煤焦基人造石墨質地偏硬，具有微孔、微晶層間距適宜等特點，有利于鋰離子的嵌入，而不會引起結構顯著膨脹，因此具有很好的快速充放電性能。

得益于此，業(yè)內知名負極材料企業(yè)紛紛投來橄欖枝，與該公司形成戰(zhàn)略合作關系，該公司所產電池已廣泛運用于電動汽車、電動自行車、航模、電腦、手機等領域，每噸售價3萬元以上。