山西沁新集團新創新材料有限公司——
科技助力“黑粉”變“黑金”
山西沁新集團新創新材料有限公司——
科技助力“黑粉”變“黑金”
從無處可放的工業垃圾，轉變為稀缺寶貴的資源﹔
從傳統能源的下游產業，“鏈”接到新能源新材料﹔
從一文不值到身價攀升……
歷經十余年的磨礪、探索、奮斗、開拓，山西沁新集團新創新材料有限公司將尾焦“黑粉”做成了石墨“黑金”，實現了“含綠量”“含金量”雙提升。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，還榮獲了“鋰電負極材料新星閃耀獎”。
他們是如何做到的？近日，記者來到位於沁源縣沁河鎮賢友村村南的山西新創新材料有限公司，一探究竟。
走進該公司球化車間，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”誕生。
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令人十分頭疼。不僅影響生產，還污染環境。它還能做什麼？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、內部空隙發達、有一定強度等特質，符合新能源鋰電池負極材料的要求。於是在2012年全國新能源產業剛起步時，該集團就將目光鎖定在鋰電池負極材料——人造石墨上。
然而，從“實驗室”走向“生產線”，路還很長。
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、超長續航的關鍵。如果把鋰電池比作蓄水池，那麼，理想的負極材料就能容納更多的鋰離子，讓水池更深。
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。可生產環節的各項數據指標還無人知曉。
2013年，該集團抽調24名技術人員赴中南大學學習、探索、試生產。現任山西新創新材料有限公司的技術總監唐杰回憶說，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斤再到幾百斤，生產線上的操作細節一點點完善，數據日益精准。三年后，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開始籌建。到2019年，山西新創新材料有限公司已成為全市負極材料“鏈主”企業、全市高質量發展創新團隊企業，還被國家工信部認定為國家級綠色工廠。
隨著自身的發展壯大，該公司還從南開大學、天津工業大學等院校引進高端創新科研團隊，專門從事產品研發、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，並先后通過了汽車質量管理體系標准、能源管理體系標准認証及檢測專業第三方中心檢測。
“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。”唐杰介紹說，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，有利於鋰離子的嵌入，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。
得益於此，業內知名負極材料企業紛紛投來橄欖枝，與該公司形成戰略合作關系，該公司所產電池已廣泛運用於電動汽車、電動自行車、航模、電腦、手機等領域，每噸售價3萬元以上。
以科技創新引領綠色轉型，以科技創新助力“雙碳”落地。多年來，山西沁新集團始終堅持“依托煤、延伸煤、超越煤”的發展思路，積極探索、勇於創新，不斷培育新材料、新裝備、新產品、新業態“上游”產業鏈，加快拓展煤基新材料、煤電一體化、煤炭洗選配、煤層氣開採“下游”產業鏈，努力將煤“吃干榨盡”，減污還生“金”。
如何減少耗電量進一步提升效益，能不能專門生產一種高碳焦做人造石墨，鈉電池時代來臨后該何去何從……瞧，技術人員們又在研究新問題了。（景萍 賈志敏）
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