挖掘负极材料 用黑色石墨书写多彩人生—记山西贝特瑞工程师张帅

当前随着清洁能源、绿色能源成为全球共识，锂电池在能源产业中的重要性也在不断提升，甚至成为新能源行业的“心脏”。近年来，为了提升锂电池原料供给能力，山西贝特瑞新能源科技有限公司工程师张帅围绕锂电池中的负极材料开展研究。这期间，他进一步优化了石油焦甄别筛选技术，提升了企业筛选石油焦的效率，并带领团队走完了人造石墨负极材料生产全流程，为加快推动我省能源产业高质量发展作出了积极贡献。

行十二万公里 为石油焦发展探路

石油焦是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经热裂的过程，转化而成的产品，外观上看它是一种大小不一的黑色块状，别看它其貌不扬，却是生产人造石墨负极材料的重要原料之一。作为锂离子电池负极材料重要的组成部分，近年来，随着新能源产业的不断突破，人造石墨产业也得以快速增长，仅去年产能就超过了100万吨，总产值超过500亿元。

然而在产业高速增长背后，也存在着巨大的隐忧。目前业界对于什么样的石油焦适合做什么样的负极产品，却一直没有很好的分辨方法，只能一个品种一个品种地去试，不仅浪费时间，成本也高，成为制约锂电负极行业发展的一座大山。最终帮助攻克这一技术难题，带领团队完成“移山”任务的人就是张帅。

作为一名科技工作者，张帅在大学期间就加入党组织，毕业后留学海外，努力学习科学文化知识，提升自身科研水平和技能。回国后，他面临的最重要的一项任务就是，攻克这一难题，找到有效分析石油焦的方法，在石油焦和人造石墨负极材料之间建立起准确的关联。为此，他跑遍了国内石油焦和针状焦的生产基地，黑龙江、上海、新疆、内蒙古等十几个省、市、自治区的四十余家石化企业都留下了他的足迹，即使是在2021年疫情肆虐的时期，他乘坐航班出差的行程都超过了12万公里。通过对石化企业的深入探访，他对石油焦、针状焦的生产过程及原料处理工艺有了深入的了解，为后续的研发打下了坚实基础。

回到实验室后，张帅将考察结果进行细致整理研究，创造性地提出根据石油焦的内部微观结构和化学成分进行深入研究，独立开创多项新能源负极材料用焦原料评价方法，该方法可准确判断石油焦在负极材料中的加工性能和容量性能，并将原来石油焦的评价周期从1.5~2个月缩短至2~3天。

极大提升了负极企业筛选石油焦的效率，使大量优质石油焦得以发现并用于负极材料生产中，从而助力贝特瑞集团在2022年人造石墨负极材料出货量超过28万吨，在行业内遥遥领先。

站到生产一线 打通关键生产环节

我们知道，筛选石油焦的核心目的在于生产出更多的人造石墨负极材料，研究过程中，张帅发现这种技术还可帮助在石油焦和针状焦行业对其产品进行改进，从而满足新能源行业的使用。

由于指标限制，以往的针状焦主要用于石墨电极生产，而难以在负极行业中广泛应用，因此造成了极大的资源浪费。他与国内多家针状焦厂商合作，深入针状焦生产一线，与相关厂家共同开发出适用于新能源行业负极材料生产所用的针状焦产品，不仅丰富了新能源领域原材料的来源，更为人造石墨负极材料产业发展提供了重要的支持。期间，他带领团队开发出多种石油焦、针状焦在负极领域应用的评价方法，使得业内对石油焦的评价方式进一步多样化、定量化，让上下游产业链之间的衔接和配合更加精准。

科研上张帅总带领团队一起攻克一项项技术难题，在生产端他同样是亲力亲为，时刻冲锋在生产的第一线。石墨化工艺是锂电人造石墨负极材料生产过程中最重要的工序之一，对人造石墨负极材料的性能和品质具有决定性的影响。但是，石墨化工艺是通过极高的电流将物料加热到3000℃以上，如果物料或者送电条件等环节出现问题，则可能导致石墨化喷炉现象的发生，轻则降低产品收率，影响产品质量，重则发生安全事故。然而，为了解决石墨化喷炉问题，张帅长期深入石墨化加工一线，蹲点研究石墨化喷炉跑料的现象和原因，即使在夏季酷暑时节，石墨化车间内温度高达五六十度，他在石墨化炉边一待就是几个小时，渴了就出去喝口水擦擦汗，转身又回到炉边观察石墨化加工过程，总结相关经验。

为了更好研究石墨化喷炉的过程，他主持设计出国内首套石墨化喷料模拟装置，并成功模拟出不同条件下的喷炉现象，探索出一整套关于不同石墨化炉型、不同物料导致喷炉跑料的基本规律，针对相关问题制定了行之有效的改善方案，目前贝特瑞集团体系自有石墨化工厂已经基本上杜绝了石墨化喷炉事故的发生，相关研究结果也获得了业界、学术界专家的高度肯定，目前正在整个负极材料生产领域进行推广。

规划产业基地 服务山西高质量发展

张帅不仅自己在行业中勇于创新、不断进取，他还积极将自身的研发经验与团队成员分享，希望带领团队在负极材料领域发挥更大的作用。由此，在他加入山西贝特瑞公司后，便开始规划建设一个现代化的碳基新能源负极材料研发平台，能够满足公司发展所需的创新支持。

经过近一年的设计、规划、建设工作，山西贝特瑞新材料与技术创新中心在平定县新能源电池小镇中拔地而起。这是一个集产品开发、分析检测、工艺开发、电芯制造和基础研究于一体的现代化新能源材料研究中心，能够源源不断地为公司的未来发展提供创新驱动力，同时也能够为新能源电池小镇中的企业提供检测项目和研发工作的支持。

张帅亲自担任该中心的主任，期间他围绕中心工作，不断进行产品改进与研发，期间共发表SCI收录科研论文30余篇，发表专利8项，参与制定负极用焦原料行业标准一项（T-CISA-222-2022）。自他调入公司工作以来，所在公司获得了中华全国总工会“工人先锋号”、山西省“专精特新”中小企业，山西省碳基新能源负极材料技术创新中心，山西省国防先进技术创新中心、山西省新材料产业融通创新服务平台（第二批）等称号。因工作成果出色，他本人也荣获2020年度中国宝安集团优秀共产党员荣誉称号，2023年荣获平定县“招商引资激励计划”先进个人称号。

现如今，新能源电池小镇已经成为张帅工作的重中之重，他花费时间与精力，吸纳了多位高层次人才来到中心工作，大大提升了新能源电池小镇的科研实力，为新能源电池小镇产业的不断发展和产业升级提供强有力的支持。他表示，希望通过自己及团队的努力，争取在针状石油焦生产环节实现更多技术突破，进一步降低锂离子电池负极材料来货和出货成本，提升“新能源电池小镇”竞争力，为我省加快推动能源产业高质量发展做出更大贡献。（ 记者常凯）