山木新能源原創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、導電導熱性能*好的一種新型納米材料，是頭發絲的20萬分之一，強度是鋼的200倍。被稱為“黑金”、“新材料之王”。

科學家甚至預言它將“徹底改變21世紀”，其應用領域幾乎無所不及，包括生物醫藥領域、物理分離領域、軍事用途領域以及鋰電池領域等等。

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定性的產品，量產滿足行業需求。只要這兩大問題解決了，新能源行業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、鋰電大數據承辦的“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。

動力鋰電池產業鏈石墨烯應用

1、物理混合

應用過程為：石墨烯粉體——導電劑——動力電池。

石墨烯具備*的導電劑技術。傳統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;而且導電劑容量提高不大，約5%。

2、化學混合

應用過程為：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，可提高材料內的導電性

石墨烯化學包覆磷酸鐵鋰分子工藝配方如下所示：

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

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

3、鋁箔涂層

目前此應用的難點在于石墨烯涂覆技術難突破。

石墨烯粉體技術現狀

目前石墨烯產業化生產主要有兩個方向：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，應用廣闊，成為大多數石墨烯企業產業化的*。

石墨烯粉體主要由微機械剝離法、化學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*少，是*有希望實現石墨烯粉體大規模制備的方法。

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量石墨烯，但存在產率低和成本高的不足，不滿足工業化和規模化生產要求，目前只能作為實驗室小規模制備。

2、化學氣相沉積法：是指反應物質在氣態條件下發生化學反應,生成固態物質沉積在加熱的固態基體表面，進而制得固體材料的工藝技術。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化生產的重要因素。CVD法可以滿足規模化制備高質量石墨烯的要求，但成本較高，工藝復雜。

3、氧化還原法：是指將天然石墨與強酸和強氧化性物質反應生成氧化石墨(GO)，經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、環氧基和羥基，得到石墨烯。

據統計，目前國內部分公司已實現石墨烯粉體規模化產線的投產，山木新能源、常州第六元素、道氏技術旗下的青島昊鑫、華麗家族旗下的寧波墨西等在國內排位靠前。

其中山木新能源的石墨烯粉體技術為國內原創獨特的石墨烯粉體制造工藝，與傳統的石墨烯制備法如氧化還原法及摩擦發完全不一樣的工藝，本工藝可大規模制造，制造成本是現有工藝的50%。且設備大部分自主研發，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成果

石墨烯動力電池應用

前面已經介紹過，石墨烯在電池領域的應用形式主要有三種：一是作為導電添加劑，添加到正/負極電極材料中;二是直接作為正/負極材料，或對電極材料進行復合改性處理，提高電極導電性和充放電倍率;三是作為集流體或集流體涂層，用于提高電池功率特性。

石墨烯一旦應用到電池領域，可實現：

①快充倍率15C，4分鐘充滿能承受。

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

③改善低溫性能。

④改變容量在5點左右，改變容量不大。

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。

山木新能源敢于創新，運用原創的獨特水性工藝配方，自主研發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業化廠家。

當前山木石墨烯項目群的技術攻關和產業化情況如下：

①石墨烯粉體項目(已有技術);

②山木石墨烯導電劑項目(正投產);

③石墨烯包覆正極材料項目(已有技術);

④山木石墨烯鐵鋰動力電池項目(已投產);

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+導電劑項目;2000萬用于動力電池設項目;5000萬收購正極材料公司。

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