新研究：煤基腐植酸催化石墨化法制备高性能锂离子电池负极
人造石墨在商品化锂离子电池中占据不可替代的地位，然而传统高温石墨化工艺能耗居高不下，严重制约了其规模化生产进程。针对这一行业痛点，河南理工大学邢宝林教授和张传祥教授团队，联合多方科研力量开展技术攻关，以煤基腐植酸为前驱体，创新性选取氧化硼（B2O3）和三氧化二铁（Fe2O3）作为催化剂，对煤基腐植酸进行催化石墨化改性，所得腐植酸基人造石墨在储锂性能测试中表现出优异的可逆容量与循环稳定性。相关研究成果以《煤基腐植酸催化石墨化法制备高性能锂离子电池负极》（Preparation of synthetic graphite from coal-based humic acid by catalytic graphitization as high-performance anode materials for lithium-ion batteries）为题，发表在国际期刊《燃料》（Fuel）杂志上。主要研究成果如下：
1．石墨化度显著提升。在2800℃条件下，经氧化硼（B2O3）催化制备的人造石墨（HASG-B2O3-2800）和经三氧化二铁（Fe2O3）催化制备的人造石墨（HASG-Fe2O3-2800），石墨化度分别高达82.9%和85.9%，均显著高于未添加催化剂的对照样品（HASG-2800，78.6%）。
2．微观结构优势突出。两种催化制备的人造石墨均具有规整的石墨层状结构，且介孔发育良好，这种微观结构为锂离子的快速传输和存储提供了有利条件。
3．催化机制明确清晰。两种催化剂通过不同路径提升石墨化效果：硼原子通过插层或取代作用进入碳晶格，促进碳原子重排；铁原子则与无定形碳反应生成碳化物，碳化物进一步分解后转化为石墨相，大幅提升了人造石墨的石墨化度。
4．储锂性能卓越。作为锂离子电池负极材料进行性能测试时，HASG-B2O3-2800 和 HASG-Fe2O3-2800表现出优异的可逆容量，在50mA/g电流密度下，可逆容量分别达558mAh/g和410mAh/g；经100次循环后，其可逆容量分别保持在700mAh/g和310mAh/g，展现出优异的储锂性能和循环稳定性。
该研究证实，催化石墨化法是一种高效低耗的材料制备技术，能够将分子结构相对简单的煤炭衍生物腐植酸转化为石墨化度高、层状结构规整的高性能人造石墨。该技术成果不仅降低了传统工艺的能耗压力，更为人造石墨的低成本绿色制备提供了新方案，同时为煤炭腐植酸这一煤炭深加工副产物开辟了高附加值利用的新赛道。
（中腐协秘书处 供稿）