山木新能源原創(chuàng)獨特石墨烯粉體制造工藝

石墨烯于2004年問世，是目前已知的*薄、強度*大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能*好的一種新型納米材料，是頭發(fā)絲的20萬分之一，強度是鋼的200倍。被稱為“黑金”、“新材料之王”。

科學(xué)家甚至預(yù)言它將“徹底改變21世紀”，其應(yīng)用領(lǐng)域幾乎無所不及，包括生物醫(yī)藥領(lǐng)域、物理分離領(lǐng)域、軍事用途領(lǐng)域以及鋰電池領(lǐng)域等等。

但同時也有兩個問題擺在眼前：首先是石墨烯成本高、可量產(chǎn)性低，石墨烯堪比黃金的價格，就算真的全部做成電極材料誰能用的起?其次就是是否能夠提供成批穩(wěn)定性的產(chǎn)品，量產(chǎn)滿足行業(yè)需求。只要這兩大問題解決了，新能源行業(yè)必將顛覆世人的想象。

10月27-28日，由安徽省馬鞍山市政府主辦，起點研究、鋰電大數(shù)據(jù)承辦的“2017(馬鞍山) 新能源汽車動力電池智能制造論壇暨安徽馬鞍山動力電池項目交流會”于馬鞍山隆重舉行。

山木新能源董事長陳明軍在大會主題演講中介紹了動力鋰電池石墨烯項目群。

動力鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈石墨烯應(yīng)用

1、物理混合

應(yīng)用過程為：石墨烯粉體——導(dǎo)電劑——動力電池。

石墨烯具備*的導(dǎo)電劑技術(shù)。傳統(tǒng)的炭黑與正極顆粒是點接觸，碳納米管是線接觸，而石墨烯是面接觸，目前是動力電池*理想的導(dǎo)電劑。

不僅提高了快充性能，可10C充電，快放性能也進一步提高;而且導(dǎo)電劑容量提高不大，約5%。

2、化學(xué)混合

應(yīng)用過程為：石墨烯粉體——正極材料——動力電池。例如石墨烯包覆磷酸鐵鋰分子，替代碳包覆，可提高材料內(nèi)的導(dǎo)電性

石墨烯化學(xué)包覆磷酸鐵鋰分子工藝配方如下所示：

①     正極制造中前驅(qū)體加入石墨烯材料，通過獨特的工藝化學(xué)包覆正極材料分子，一次成型。

②磷酸鐵鋰分子本身不導(dǎo)電的。通過碳包覆技術(shù)使其導(dǎo)電，通過石墨烯包覆后使其幾乎*導(dǎo)電。徹底解決了鐵鋰材料內(nèi)部導(dǎo)電的問題

3、鋁箔涂層

目前此應(yīng)用的難點在于石墨烯涂覆技術(shù)難突破。

石墨烯粉體技術(shù)現(xiàn)狀

目前石墨烯產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)主要有兩個方向：石墨烯粉體和石墨烯薄膜，相對而言，石墨烯粉體的操作空間更大，應(yīng)用廣闊，成為大多數(shù)石墨烯企業(yè)產(chǎn)業(yè)化的*。

石墨烯粉體主要由微機械剝離法、化學(xué)氣相沉積法和氧化還原法等制備，其中氧化還原法制備的石墨烯粉體層數(shù)*少，是*有希望實現(xiàn)石墨烯粉體大規(guī)模制備的方法。

1、微機械剝離法：成功地從高定向熱裂解石墨上剝離并觀測到單層石墨烯微機械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯，但存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不滿足工業(yè)化和規(guī)模化生產(chǎn)要求，目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。

2、化學(xué)氣相沉積法：是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面，進而制得固體材料的工藝技術(shù)。但是理想的基片材料單晶鎳的價格太昂貴，這可能是影響石墨烯工業(yè)化生產(chǎn)的重要因素。CVD法可以滿足規(guī)�；�制備高質(zhì)量石墨烯的要求，但成本較高，工藝復(fù)雜。

3、氧化還原法：是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨(GO)，經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨)，加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團，如羧基、環(huán)氧基和羥基，得到石墨烯。

據(jù)統(tǒng)計，目前國內(nèi)部分公司已實現(xiàn)石墨烯粉體規(guī)模化產(chǎn)線的投產(chǎn)，山木新能源、常州第六元素、道氏技術(shù)旗下的青島昊鑫、華麗家族旗下的寧波墨西等在國內(nèi)排位靠前。

其中山木新能源的石墨烯粉體技術(shù)為國內(nèi)原創(chuàng)獨特的石墨烯粉體制造工藝，與傳統(tǒng)的石墨烯制備法如氧化還原法及摩擦發(fā)完全不一樣的工藝，本工藝可大規(guī)模制造，制造成本是現(xiàn)有工藝的50%。且設(shè)備大部分自主研發(fā)，維修簡單，全自動操作，工序成品率高、使用簡單、效率高、投資成本低。

山木新能源石墨烯粉體技術(shù)成果

石墨烯動力電池應(yīng)用

前面已經(jīng)介紹過，石墨烯在電池領(lǐng)域的應(yīng)用形式主要有三種：一是作為導(dǎo)電添加劑，添加到正/負極電極材料中;二是直接作為正/負極材料，或?qū)﹄姌O材料進行復(fù)合改性處理，提高電極導(dǎo)電性和充放電倍率;三是作為集流體或集流體涂層，用于提高電池功率特性。

石墨烯一旦應(yīng)用到電池領(lǐng)域，可實現(xiàn)：

①快充倍率15C，4分鐘充滿能承受。

②熱失控技術(shù)是電動汽車未來主要的技術(shù)難題。石墨烯鋰電池充電溫度降低約5度，繼續(xù)研發(fā)可提高。這是石墨烯在動力電池上主要的應(yīng)用需求。

③改善低溫性能。

④改變?nèi)萘吭?/span>5點左右，改變?nèi)萘坎淮蟆?/span>

⑤沒有其他指標的突破和改變。

然而目前來說，石墨烯大批量應(yīng)用到鋰離子電池上可能性很小，仍有很長的路要走。

山木新能源敢于創(chuàng)新，運用原創(chuàng)的獨特水性工藝配方，自主研發(fā)水做為溶劑的配方替代NMP，直通率提高10%，電性能可做到25C放電，整體成本降低10%，2016年專利產(chǎn)品石墨烯鐵鋰電池批量出貨東旭光電，成為中國首批石墨烯鋰電池產(chǎn)業(yè)化廠家。

當前山木石墨烯項目群的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化情況如下：

①石墨烯粉體項目(已有技術(shù));

②山木石墨烯導(dǎo)電劑項目(正投產(chǎn));

③石墨烯包覆正極材料項目(已有技術(shù));

④山木石墨烯鐵鋰動力電池項目(已投產(chǎn));

山木擬以25%股份，定向募集資金1.5億元，其中8000萬用于粉體+導(dǎo)電劑項目;2000萬用于動力電池設(shè)項目;5000萬收購正極材料公司。