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打造石墨烯产业发展“风向标”
发布时间:2017-05-09  |   信息来源:  |   字体: 【

  打造石墨烯产业发展“风向标”

  ——记内蒙古大盛石墨新材料股份有限公司30吨/年产能石墨烯生产线项目团队

  2016年12月10日,清华大学深圳研究生院院长康飞宇在乌兰察布公开发布消息称:全球首条低温负压石墨烯生产线正式在乌兰察布市兴和县大盛公司投运,这条生产线可年产5层以下石墨烯30吨。标志着中国已经突破了高品质石墨烯的低成本量产这一限制石墨烯产业化发展的重要瓶颈。

  兴和县作为中国大鳞片石墨的主要富集地,近年来,由于小规模开采所造成的资源浪费和对环境的破坏引发国土部门的多次关注。为延伸石墨产业链条,提高石墨产品附加值,实现石墨资源高效集中利用,2009年,兴和县政府引进内蒙古日新集团达成了《石墨资源整合及深加工项目合作框架协议》,随后对该区域5家石墨矿采矿权9个民营企业进行了整体收购。2011年3月15日,规划占地面积1902亩,总投资23.67亿元的兴和县石墨产业园开工建设。

  大盛石墨新材料有限股份公司作为一家集石墨开采、研发、生产、销售与应用于一体的综合新材料高新技术企业成功入驻产业园。该公司拥有石墨矿产资源、强大的技术优势和全备的生产条件,精心整体布局,建立了石墨深加工全产业链的发展模式。

  石墨烯作为一种电学、力学、热学等各方面性能优异的革命性新材料,在电子信息、新能源、化工、环境等下游领域具有极为广泛的应用空间。世界各国对石墨烯研究和产业化愈加重视,我国已将其列入“十三五”国民经济和社会发展的重大科技工程之一,2015年11月还出台了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》,政策扶持力度不断加大。

  石墨烯概念的横空出世使这个百年老矿再度绽放出光芒!每克数千元的“石墨烯”比黄金都贵!而大鳞片石墨是制作石墨烯的主要原料。作为中国大鳞片石墨的主要富集地,兴和石墨矿探明贮量有4515万吨,占中国大鳞片石墨的70%!

  从上个世纪80年代开始,兴和县的石墨已经成为清华大学研究项目,但由于成本高、产率低的问题一直制约着石墨烯产业化的发展。直到2011年初,大盛石墨新材料股份有限公司与清华大学康飞宇教授团队密切合作,将清华大学深圳研究生院的化学热剥离法石墨烯小试生产线技术研发成果引进到乌兰察布市大盛石墨,最终历时6年,攻克重重科研难关,通过低温、中温、高温处理,到静置、一次离心、二次离心,再到干燥、粉碎、剥离的手段,高效解决石墨烯制造中严重制约产品规模化连续生产的分离、还原过程中剧毒物质的替代、导电率控制等问题,在2016年12月成功开发了全球规模最大(年产30吨)、拥有全套自主知识产权及自制设备的薄层(1—5层)石墨烯生产线,真正具有了30吨/年产能的规模化生产能力,将深度迎合未来5到10年新能源储能、导热材料、复合材料、传感器等领域的高速发展契机。

  这是一支技术过硬的团队,由清华大学深圳研究生院院长康飞宇亲自指导,清华大学杨全红教授、清华大学博士后安军伟、技术骨干许培龙等专家组成。康飞宇院长在2002年便担任国第三届国际碳材料会议联合主席,目前正在负责国家“十五”攻关项目“天然石墨的深加工技术”。

  康飞宇团队着眼于低成本、节能环保两方面要求,主要是以团队的小型试验线为基础,通过使用某分离专利技术,结合大盛公司大型负极生产技术,将某高纯石墨生产为15μm左右边长的单层石墨烯或5层以下石墨烯粉体(或溶液),产品特性表现为大小可控分布窄、质量稳定可靠、厚度在1~5nm之间可控,易于大规模生产制造等,与市场同类产品相比优势突出且可复制性差。电导率8×104 S?m-1。碳含量99.9%。碳氧比大于9。高于石墨烯同行的性能参数。

  “没有金刚钻,不揽瓷器活。”康院长团队经过不断的研究,通过特殊的工艺手段,有效地解决了石墨烯的产率问题,使得产率从1%提高到了45%以上 ,石墨烯的生产成本有效降到了1元/克、远低于3元/克的行业平均水平,并将石墨烯产品厚度控制在2~3层,有效减少了还原过程石墨烯的团聚效应,强力推动了对下游产品的应用。

  石墨烯自动化控制宏量制备是大盛公司的“六年深耕”,更是清华大学数十年究研成果的集中应用。该公司董事长张彬介绍:石墨烯成本进入1元时代后,或可启动下游4大百亿级应用市场,包括石墨烯材料储能领域、石墨烯功能复合材料领域、石墨烯材料热管理应用领域、电子器件新材料领域。

  此项技术的突破吸引了全球多家石墨烯下游应用企业的眼球。美国加利福尼亚州锂电池公司首席执行官菲利普?罗伯特表示,锂电池是石墨烯下游应用的典型领域之一,石墨烯作为添加材料,有助于明显改善锂电池的多项性能。然而此前受制于高品质石墨烯的较高成本,应用多停留在实验室阶段。此次大盛石墨实现高品质薄层石墨烯的低成本量产,将极大地推进这种高性能材料的产业化进程,具有划时代的意义。

  科技要有创新的思维,康飞宇表示将和他的团队一起把基础研究做好,不断创新思维,提出一些石墨烯领域的新理念,研究出一些新技术,为乌兰察布经济社会跨越发展做出贡献。