將石墨烯同時(shí)用作電池的正負(fù)極材料會(huì)對(duì)電池性能產(chǎn)生什么影響？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-24 18:40
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1克到500噸的突破
石墨片剝離出石墨烯微片，打敗電池產(chǎn)業(yè)化攔路虎
今年3月初首次到廣東與一家電池企業(yè)洽談合作，孟英僅憑一桶180克的石墨烯微片樣品，不費(fèi)吹灰之力就敲開(kāi)了合作的大門(mén)。看到這桶樣品，廣東方面負(fù)責(zé)人當(dāng)時(shí)就“驚呆了”，沒(méi)等孟英開(kāi)口介紹就主動(dòng)要求開(kāi)展合作。
“與實(shí)驗(yàn)室以1克為計(jì)量單位相比，這一桶樣品無(wú)疑是天文數(shù)字，具備大規(guī)模生產(chǎn)能力是促成雙方合作的最重要因素。”孟英認(rèn)為，“高質(zhì)量、低成本宏量生產(chǎn)工藝是當(dāng)前石墨烯實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。”
目前，建華實(shí)業(yè)集團(tuán)石墨烯年產(chǎn)量達(dá)到50萬(wàn)克，年產(chǎn)100噸的石墨烯生產(chǎn)線也將于5月底投產(chǎn)，各種性能在同行產(chǎn)品中名列前茅。同時(shí)，該公司二期年產(chǎn)500噸的生產(chǎn)線已完成了生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)工作，正在籌劃年底前在曹妃甸開(kāi)工建設(shè)。
那么，石墨怎么才能變成石墨烯？“由于石墨片層與層之間作用力較弱，我們常見(jiàn)的石墨烯大部分都是由石墨片剝離而成。”孟英介紹說(shuō)，用膠帶黏出石墨烯的辦法顯然不適合工業(yè)化生產(chǎn)。目前業(yè)界主要有化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、熱解碳化硅法等石墨烯批量制備技術(shù)，但全球只有少數(shù)幾家企業(yè)可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
從2009年開(kāi)始知道石墨烯至今，孟英一直在試圖找出已有制備技術(shù)不能量產(chǎn)的原因。經(jīng)過(guò)幾年研究，他的團(tuán)隊(duì)在氧化還原法的基礎(chǔ)上獨(dú)辟蹊徑，對(duì)已有制備技術(shù)進(jìn)行了變革，設(shè)計(jì)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝和裝備，使大規(guī)模生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。
他拿來(lái)一摞A4紙邊打比方邊介紹說(shuō)：“石墨塊就像這摞紙一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)以前的處理方法，能將紙與紙之間的距離拉大，但每張紙還會(huì)與上下層的紙緊挨在一起，難以從一摞紙中剝離開(kāi)。這樣有的幾張挨在一起，有的十幾張挨在一起，形成5層以下微片的幾率很小。”
找到了根源，問(wèn)題便迎刃而解。“關(guān)鍵就是讓每一張紙從紙摞中均勻分散開(kāi)。”孟英打比方說(shuō)，如果原來(lái)是用小刀切的方式，那么新的工藝更像是在每一張紙之間安放了“炸藥”，所有“炸藥”會(huì)在同一時(shí)間共同發(fā)揮作用，這樣一摞紙就會(huì)均勻炸成一張張分散的紙片。
“炸開(kāi)后的紙片如果挨得太近，還會(huì)重新團(tuán)聚在一起，這樣就會(huì)前功盡棄。”孟英介紹說(shuō)，這個(gè)難題可以通過(guò)化學(xué)和物理方法解決，讓每一張小紙片失去團(tuán)聚性能，成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，即使挨得再近也無(wú)法重新團(tuán)聚起來(lái)。
對(duì)此，孟英感觸良深：“聽(tīng)起來(lái)道理似乎很簡(jiǎn)單，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量從1克到500噸的突破，五年時(shí)間里我們光制備工藝就更新了八代。想要達(dá)到更好的分層效果，每一步工藝路線涉及的材料選定和設(shè)備定型都會(huì)像神農(nóng)嘗百草一樣試驗(yàn)成百上千次。”
石墨片剝離出石墨烯微片，打敗電池產(chǎn)業(yè)化攔路虎
今年3月初首次到廣東與一家電池企業(yè)洽談合作，孟英僅憑一桶180克的石墨烯微片樣品，不費(fèi)吹灰之力就敲開(kāi)了合作的大門(mén)。看到這桶樣品，廣東方面負(fù)責(zé)人當(dāng)時(shí)就“驚呆了”，沒(méi)等孟英開(kāi)口介紹就主動(dòng)要求開(kāi)展合作。
“與實(shí)驗(yàn)室以1克為計(jì)量單位相比，這一桶樣品無(wú)疑是天文數(shù)字，具備大規(guī)模生產(chǎn)能力是促成雙方合作的最重要因素。”孟英認(rèn)為，“高質(zhì)量、低成本宏量生產(chǎn)工藝是當(dāng)前石墨烯實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化、進(jìn)入應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵。”
目前，建華實(shí)業(yè)集團(tuán)石墨烯年產(chǎn)量達(dá)到50萬(wàn)克，年產(chǎn)100噸的石墨烯生產(chǎn)線也將于5月底投產(chǎn)，各種性能在同行產(chǎn)品中名列前茅。同時(shí)，該公司二期年產(chǎn)500噸的生產(chǎn)線已完成了生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)工作，正在籌劃年底前在曹妃甸開(kāi)工建設(shè)。
那么，石墨怎么才能變成石墨烯？“由于石墨片層與層之間作用力較弱，我們常見(jiàn)的石墨烯大部分都是由石墨片剝離而成。”孟英介紹說(shuō)，用膠帶黏出石墨烯的辦法顯然不適合工業(yè)化生產(chǎn)。目前業(yè)界主要有化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、熱解碳化硅法等石墨烯批量制備技術(shù)，但全球只有少數(shù)幾家企業(yè)可以進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
從2009年開(kāi)始知道石墨烯至今，孟英一直在試圖找出已有制備技術(shù)不能量產(chǎn)的原因。經(jīng)過(guò)幾年研究，他的團(tuán)隊(duì)在氧化還原法的基礎(chǔ)上獨(dú)辟蹊徑，對(duì)已有制備技術(shù)進(jìn)行了變革，設(shè)計(jì)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的生產(chǎn)工藝和裝備，使大規(guī)模生產(chǎn)成為現(xiàn)實(shí)。
他拿來(lái)一摞A4紙邊打比方邊介紹說(shuō)：“石墨塊就像這摞紙一樣具有層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過(guò)以前的處理方法，能將紙與紙之間的距離拉大，但每張紙還會(huì)與上下層的紙緊挨在一起，難以從一摞紙中剝離開(kāi)。這樣有的幾張挨在一起，有的十幾張挨在一起，形成5層以下微片的幾率很小。”
找到了根源，問(wèn)題便迎刃而解。“關(guān)鍵就是讓每一張紙從紙摞中均勻分散開(kāi)。”孟英打比方說(shuō)，如果原來(lái)是用小刀切的方式，那么新的工藝更像是在每一張紙之間安放了“炸藥”，所有“炸藥”會(huì)在同一時(shí)間共同發(fā)揮作用，這樣一摞紙就會(huì)均勻炸成一張張分散的紙片。
“炸開(kāi)后的紙片如果挨得太近，還會(huì)重新團(tuán)聚在一起，這樣就會(huì)前功盡棄。”孟英介紹說(shuō)，這個(gè)難題可以通過(guò)化學(xué)和物理方法解決，讓每一張小紙片失去團(tuán)聚性能，成為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，即使挨得再近也無(wú)法重新團(tuán)聚起來(lái)。
對(duì)此，孟英感觸良深：“聽(tīng)起來(lái)道理似乎很簡(jiǎn)單，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量從1克到500噸的突破，五年時(shí)間里我們光制備工藝就更新了八代。想要達(dá)到更好的分層效果，每一步工藝路線涉及的材料選定和設(shè)備定型都會(huì)像神農(nóng)嘗百草一樣試驗(yàn)成百上千次。”
