项目简介：

随着全球能源需求的日益增长和环境问题的日益严峻，开发新型能源存储系统变得尤为迫切。在众多储能技术中，二次电池这一电化学储能技术凭借易模块化、能量转换效率高、灵活便携和环境友好等优点，被认为是最有前景的储能技术之一。近年来，与锂离子电池具有相似工作原理的钠离子电池，因钠资源丰富、分布广泛、成本低廉、综合性能优异和兼容锂离子电池现有生产设备等优势而得到科研和产业界的重点关注。硬碳凭借其优异的储钠性能，认为是最有潜力的SIB负极材料。由于硬碳需要较多的无序结构才能储存更多的钠离子，而且硬碳一般会保留其前驱体的形态和结构，自然界储量大，且形态结构各异，活性基团丰富的生物质是最常用的硬碳前驱体。

塑料作为一种合成高分子材料，其全球产量巨大，且不易降解。不当的废弃管理，会释放出微塑料和有毒添加剂，对土壤、水体和生态系统造成长期污染。将废弃塑料转化为有价值的能源存储材料，不仅能有效缓解环境压力，还能降低硬碳材料的生产成本。此外，先前的研究已经表明，塑料与生物质共热解会产生协同效应，塑料中的碳氢化合物在热解过程中可以作为热源，促进生物质的热解反应，降低能耗。同时，生物质中的氧含量有助于塑料的热解，减少有害气体的排放。两者共热解制备得到的碳材料可能改善硬碳的结构和性能，提高其储钠能力。这一研究方向不仅具有重要的科学价值，也符合可持续发展和循环经济的理念。

在生物质和塑料共热解制备硬碳的过程中，存在多个技术挑战。首先，生物质和塑料的热解行为和产物特性有一定的联系，但具体的作用机制还不明确，需要精准控制材料制备条件以优化硬碳的产率和性能。其次，生物质和塑料共热解过程中可能产生的有毒气体和副产品需要有效控制和处理，以满足环保要求。此外，硬碳材料的微观结构和电化学性能与其前驱体的组成和热解条件密切相关，需要深入研究共热解过程中物质的相互作用和转化机制，以实现硬碳材料的可控制备。

本项目以生物质和塑料共热解过程为切入点，基于固体产物的理化性质，考察热解反应参数（气氛、停留时间、原料配比）对固体产物碳结构的影响规律。在此基础上，重点考察负极材料和钠离子电池电化学性能的影响。通过构建“工艺制造-化学结构表征-电池性能”三者之间的深层次关系，定向制备高性能钠离子电池硬碳材料。

项目创新点：

本项目利用塑料与生物质共热解的协同效应，优化生物质碳骨架不稳定的问题，同时降低钠电负极的生产成本。

对学生的要求：

（1）熟练掌握文献检索方法，准确查阅课题相关的文献。

（2）掌握科研报告的写作方法和规范，能够独立完成项目的中期检查和结题验收。

（3）每个月能赴徐汇校区开展2~3次实验，能熟练操作实验设备和仪器。