综述：钠离子电池硬碳负极材料的制备策略与性能优化研究进展

《Journal of Energy Storage》：Recent advances in the preparation strategies and performance optimization of hard carbon anode materials for sodium-ion batteries

本综述系统评述了聚合物废弃物（废轮胎ELTs、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚苯乙烯PS）热解动力学模型研究。通过对比单步法（等转化率法结合主曲线法）与多步法（分布活化能模型DAEM），首次系统验证了模型对转化率（X）和反应速率（dX/dt）的预测精度，为反应器设计提供了关键动力学参数（如活化能Ea），建立了针对不同复杂度废弃物的模型选择框架。

　　

热解动力学：从废弃物到资源再生的科学路径

摘要

精确的动力学模型对于聚合物废弃物热解化学回收至关重要，它们能够预测转化率和反应速率，是开发反应器模型的基础。本研究评估了三种不同复杂度聚合物废弃物（废轮胎ELTs、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET和聚苯乙烯PS）的热解动力学。通过结合等转化率法和主曲线法的单步方法，以及多步分布活化能模型（DAEM），首次系统比较了拟合曲线与实验数据。结果显示，DAEM更适用于复杂基质如废轮胎的多组分降解，而单步方法对PET和PS等简单聚合物更具优势。这项工作为选择动力学模型建立了废弃物特异性框架，推动了可扩展热解工艺的发展。

引言

自然资源的可持续利用日益受到关注，促使人们重新评估回收方法，以有效回收生命周期末端产品的内在价值。聚合物作为增长最快的生产材料，其废弃物管理面临严峻挑战。热解通过在无氧环境中加热（250-600°C）分解有机物，实现化学回收，保留碳循环并减少初级化学品依赖。动力学研究为热解过程提供了关键的热化学分解信息，是反应器设计的核心。现有动力学模型可分为详细模型和集总模型，而全局动力学方法包括模型自由（如等转化率法）和模型拟合（如DAEM）。尽管主曲线法（MP）已广泛应用于聚合物废弃物热解动力学研究，但文献中仍缺乏对dX/dt与温度关系的明确表达，特别是对于ELTs、PS和PET。本研究旨在填补这一空白，通过批判性评估这些动力学方法的结果，为热化学模型集成提供基础。

原料特征

三种聚合物废弃物（ELTs、PS和PET）进行了工业分析和元素分析。ELTs和PS具有较高的碳含量（超过83.00 wt%），而PET的碳含量较低（63.35 wt%）。PET的氧含量最高（31.90 wt%），ELTs的硫含量最高（2.32 wt%）。这些元素特征预示着热解产物中可能存在含氧化合物和含硫化合物。

结论

两种典型热塑性塑料（PET和PS）和一种弹性体（ELTs）的热解模式不仅被识别，而且得到了适当建模。单步方法（等转化率法结合主曲线法）和DAEM被用于模拟这些聚合物废弃物的热解动力学。结果表明，原料复杂度显著影响模型准确性：DAEM在描述废轮胎的多组分降解方面优于单步方法，而单步方法更适用于简单聚合物如PET和PS。推导的动力学参数能够精确描述温度依赖的反应进程，是反应器设计的第一步。这项工作建立了针对特定废弃物的动力学模型选择框架，推动了可扩展热解工艺的发展。

作者贡献声明

Juan Daniel Martínez：撰写原稿、方法论、研究概念化；María Victoria Navarro：验证、软件、数据分析、资金获取；Cindy Natalia Arenas：验证、数据分析、概念化；Mariluz Betancur：稿件审阅、项目管理。

利益冲突声明

作者声明无已知竞争性财务利益或个人关系影响研究工作。

致谢

感谢Minciencias（哥伦比亚）为CNA提供的博士奖学金，以及西班牙高等科研理事会（CSIC）的i-COOP2022计划资助。同时认可CSIC可持续塑料和循环经济平台的支持。