科技助力“黑粉”变“黑金”

本文转自：长治日报

山西沁新集团新创新材料有限公司——

科技助力“黑粉”变“黑金”

本报记者 景萍 贾志敏

从无处可放的工业垃圾，转变为稀缺宝贵的资源；

从传统能源的下游产业，“链”接到新能源新材料；

从一文不值到身价攀升……

历经十余年的磨砺、探索、奋斗、开拓，山西沁新集团新创新材料有限公司将尾焦“黑粉”做成了石墨“黑金”，实现了“含绿量”“含金量”双提升。前不久，该公司在2024锂电池负极材料市场及前沿技术高峰论坛上，还荣获了“锂电负极材料新星闪耀奖”。

他们是如何做到的？近日，记者来到位于沁源县沁河镇贤友村村南的山西新创新材料有限公司，一探究竟。

走进该公司球化车间，一排排高大的高温釜伴随着机器轰鸣声正在运行。在其内部650℃的环境中，混合着沥青的尾焦粉被不停地搅拌，重新塑“形”。经过6个小时的高温后，尾焦粉就变成了半成品，再经石墨化，新能源锂电池负极材料“人造石墨”诞生。

山西沁新集团以煤起家，拥有大型焦化厂，但在炼焦过程中产生的黑色尾焦粉令人十分头疼。不仅影响生产，还污染环境。它还能做什么？经过学习、实验、考察，山西沁新集团总部认为，尾焦粉含碳量高、内部空隙发达、有一定强度等特质，符合新能源锂电池负极材料的要求。于是在2012年全国新能源产业刚起步时，该集团就将目光锁定在锂电池负极材料——人造石墨上。

然而，从“实验室”走向“生产线”，路还很长。

锂电池拥有正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个组成部分。负极材料被认为是实现快速充电、超长续航的关键。如果把锂电池比作蓄水池，那么，理想的负极材料就能容纳更多的锂离子，让水池更深。

那怎样让尾焦粉做成的人造石墨容纳更多锂离子呢？颗粒要小，密度要适中。可生产环节的各项数据指标还无人知晓。

2013年，该集团抽调24名技术人员赴中南大学学习、探索、试生产。现任山西新创新材料有限公司的技术总监唐杰回忆说，为了在纳米级的范围内寻找最合适的颗粒直径，他们一次次地研磨、测试。实验原料从几克到几斤再到几百斤，生产线上的操作细节一点点完善，数据日益精准。三年后，一套以尾焦粉为原料的人造石墨生产体系初现雏形。

2016年底，技术人员归来，一家年产2万吨动力型锂离子电池负极材料的高新技术企业开始筹建。到2019年，山西新创新材料有限公司已成为全市负极材料“链主”企业、全市高质量发展创新团队企业，还被国家工信部认定为国家级绿色工厂。

随着自身的发展壮大，该公司还从南开大学、天津工业大学等院校引进高端创新科研团队，专门从事产品研发、产品升级、工艺改造、品质管控等工作。

截至2022年底，该公司已取得自主知识产权18项，其中“一种锂离子动力电池用煤焦粉基负极材料及其制备方法”荣获山西省专利一等奖，并先后通过了汽车质量管理体系标准、能源管理体系标准认证及检测专业第三方中心检测。

“如今，用我们的负极材料做成的电池，可以在10分钟内充满电。”唐杰介绍说，传统石油焦人造石墨原料在高温热处理过程中，微晶层间距会缩小。煤焦基人造石墨质地偏硬，具有微孔、微晶层间距适宜等特点，有利于锂离子的嵌入，而不会引起结构显著膨胀，因此具有很好的快速充放电性能。

得益于此，业内知名负极材料企业纷纷投来橄榄枝，与该公司形成战略合作关系，该公司所产电池已广泛运用于电动汽车、电动自行车、航模、电脑、手机等领域，每吨售价3万元以上。

以科技创新引领绿色转型，以科技创新助力“双碳”落地。多年来，山西沁新集团始终坚持“依托煤、延伸煤、超越煤”的发展思路，积极探索、勇于创新，不断培育新材料、新装备、新产品、新业态“上游”产业链，加快拓展煤基新材料、煤电一体化、煤炭洗选配、煤层气开采“下游”产业链，努力将煤“吃干榨尽”，减污还生“金”。

如何减少耗电量进一步提升效益，能不能专门生产一种高碳焦做人造石墨，钠电池时代来临后该何去何从……瞧，技术人员们又在研究新问题了。