2026年3月25日，落基山国家实验室（NLR）和北卡罗来纳州立大学（NCSU）的研究人员宣布了一项在石墨制备方面的技术突破。该团队开发出将林业和农业废弃物等生物质转化为高质量电池级石墨的方法，为美国提供了新的石墨来源途径。
传统石墨生产依赖采矿或石油提取，需要极高温度。新方法利用常规炼油设备将生物质加工成“生物石墨”，其品质接近进口石墨，同时该过程还能产出燃料，形成双重用途系统。NLR生物经济化学工程师Carrie Farberow表示：“这项研究展示了两种可行途径，可在同一过程中生产国产石墨和燃料。一种途径将废弃物转化为电池级石墨，另一种途径显著节省能源和成本。”
第一条途径采用石油炼油厂现有设备。NLR团队首先通过快速热解在无氧反应器中加热有机材料产生生物油，这种油可通过延迟焦化等现有炼油工艺升级为燃料或转化为生物石墨。前NLR研究员Steven Rowland解释道：“我们的研究对生物质热解油延迟焦化过程进行了建模。现有石油炼油厂有潜力加工丰富的国内生物质，并将其升级为高价值碳材料如石墨。”这种方法使制造商能在不改变当前运营的情况下生产美国制造的石墨，生物石墨可直接用于电池或混合使用，满足国内需求。
第二条途径由NLR和NCSU共同发现，通过使用铁催化剂，将生产温度从传统方法的5,432°F（3,000°C）降低至1,832°F至2,732°F（1,000°C至1,500°C），将富含碳的生物焦转化为石墨。温度降低显著减少了能源消耗和生产成本，并允许使用更便宜的材料建造熔炉。根据发表在《Bioresource Technology》上的技术经济分析，该方法产出更多石墨且经济可行。NLR高级电池化学研究员Bertrand Tremolet de Villers表示：“这两种石墨化途径使我们能够展示如何将生物质转化为可充电锂离子电池。我们可在实验室中表征和验证这些电池，确保其安全和高性能。”
美国拥有大量生物质资源，如野火预防废木、工业副产品和污水，均可转化为高价值材料。Rowland补充道：“能源部报告称，美国每年可生产超过10亿吨生物质，其中大部分适合热解和石墨化，保守估计每年可产出1亿吨电池级石墨。”为扩大规模，NLR正在建设中试规模的延迟焦化器，将大量热解油转化为石墨和喷气燃料，所得石墨将在大型锂离子电池中测试用于电网储能。Farberow指出：“这些过程有能力扩大规模以满足未来石墨需求。通过对工业能力进行投资，美国制造业可获得推动力。”该研究已发表在《ChemSusChem》期刊上。
