企業新創 - 環境科技與能源應用
高值化固碳技術-設計電動車用高容量人工石墨負極材料技術
2022-12-19
台灣中油股份有限公司煉製研究所

國內目前有中碳公司與榮炭公司投入碳系負極材料開發。中碳雖有自主原料煤焦油進行開發,但因形成介相碳微球石墨後,分子結構已形成分子量高之大分子團,難從分子結構控制人工石墨材料電容量與不可逆電容量,且因煤焦油含氮量過高,故呈現之電容量偏低。榮炭直接購買石油焦碳,進行精製加工處理製作成碳系負極材料,面臨同樣問題,無法從分子結構(前驅組成物與碳前驅結構物)控制碳材晶態排列結構,電容量同時偏低,同時石油焦碳選擇/純化,關係到材料特性之一致性,造成製作成本提高。
中油公司逐步開發重質油自有技術中之篩選、分析、純化、分離,藉以控制碳氫比例、芳香烴成分控制、分子量調控、軟化點,同時結合碳分子結構設計與碳材後加工技術優化,可開發重質油製作成不同技術規格指標之高品質的人工石墨材料,藉以精進整個材料特性,並達到成本管控之優勢。同時,利用碳結構與晶態調控創新技術,開發更多優質原料(中油內部第二種原料每年有約53萬噸/第一種原料每年約12萬噸),更進一步提升重質油去化、二氧化碳減排(第一種原料減少8萬噸二氧化碳排放/第二種原料減少40萬噸以上二氧化碳排放)及材料高值化之效益。

評審推薦
1.掌握電動車電池專用人工石墨碳材生產所需材料之生產關鍵技術,具有從材料端切入終端產品需求之核心競爭力,並已獲得近10件相關專利。
2.原料採用重油,考慮非優質燃料優化與去化,值得肯定。
3.考量電動車未來必會取代石油車,企業轉型之方向合理與適切;與中華汽車及三陽機車的合作,亦有利於未來的銷售。
公司簡介

(1) 將重質油做更有效益之開發,創造高價值之高值化
考慮到燃料重質油使用所引起之環境汙染與氣候變異,是目前各國家所關注之議題,本公司逐步開發自有技術中之重質油篩選、分析、純化、分離,藉以控制碳氫比例、芳香烴成分控制、分子量調控、軟化點,就可以開發重質油製作成不同應用層面之高品質的碳材料,可以應用於鋰離子電池人工石墨材料、鋰離子電池軟碳快充材料、超級電容碳材、鋰離子電容碳材、電容脫鹽碳材、碳纖維及相關石墨/石墨複合材料。是將煉油過程中產生的副產品(重質油料)進一步高值化,建構整個新產品開發流程,為公司創造更多利潤。同時也藉此,扭轉本公司長期背負著高污染、高耗能之產業形象。

(2) 高值化固碳技術減少環境污染,逐步邁向零廢棄、零排放之產業循環經濟願景
設計/建構重質油料轉化反應系統,發展高值化固碳技術及應用,主要將液態的重質油料,經過裂解、縮聚反應後,將重質油料轉換成固體碳材應用,實為碳材性能品質的重要關鍵技術。透過循環經濟架構概念,將產業資源做有效之利用與整合,以優質石油焦(即為中油人工石墨原料)產品為例,在重質油轉化過程中產生的焦化氣體與焦化汽柴油可以回收、再處理再利用於煉廠之製程,積極推動與建構新創材料循環產業鏈。

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