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2017石墨烯系列沙龙第二期大家都关心哪些实际问题?

6月2日下午14:00,DT新材料—DT高分子在线于宁波新材料众创空间成功举办了Carbontech 2017石墨烯系列沙龙第二期“石墨烯锂电应用的冷静思考”沙龙。本次沙龙邀请到了宁波杉杉石墨烯科技有限公司周明院长,到达现场的有相关企业及科研单位的技术精英30余人,另外此次沙龙还吸引了不能及时来到现场的2000多位线上直播参与者参与。

6月2日下午14:00,DT新材料—DT高分子在线于宁波新材料众创空间成功举办了Carbontech 2017石墨烯系列沙龙第二期“石墨烯锂电应用的冷静思考”沙龙。本次沙龙邀请到了宁波杉杉石墨烯科技有限公司周明院长,到达现场的有相关企业及科研单位的技术精英30余人,另外此次沙龙还吸引了不能及时来到现场的2000多位线上直播参与者参与。接下来就随小高一起来走进精彩现场吧。

沙龙背景:

石墨烯作为新材料领域的典型代表,被冠以“新材料之王”的称号,早已是妇孺皆知。石墨烯下游面向众多应用市场,包括锂电、超级电容、复合材料和医疗等等,不管是媒体聚焦还是学术界的相关研究,锂电应用开发的关注度都居于首位。但是根据目前的研究水平,石墨烯用于锂电池领域一般有两种可能性:直接用于负极材料和用于导电添加剂,另外石墨烯的锂电下游应用拓展需更多冷静思考。

基于以上背景,本次沙龙活动围绕“石墨烯锂电应用的冷静思考”的话题,重点讨论以下问题:

石墨烯用作锂电池负极材料,与常规碳材料相比优势在哪里?

石墨烯用作导电剂,与常规导电剂(炭黑、乙炔黑、科琴黑和SuperP等)相比优势在哪里?

哪怕只能提升锂电池3%~5%性能,锂电池的应用研究是否仍值得持续投入?

未来哪项技术和设备的变革,最有可能实现石墨烯锂电池工业化生产?

走进现场:

首先是DT新材料—DT高分子在线CEO张立生博士为此次活动致辞,并向大家介绍沙龙的主讲嘉宾宁波杉杉石墨烯科技有限公司周明院长:周明院长在锂离子电池领域耕耘了近十年,曾先后在华为技术有限公司中央研究院瓦特实验室,包头市石墨烯材料研究院有限责任公司担任要职,2016年7月任宁波杉杉石墨烯科技有限公司院长。

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张立生博士致辞

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周明院长报告分享

众所周知,石墨烯比表面积很大,在锂离子电池中应用时会过多的消耗锂离子,降低能量密度,而在超级电容器中,电极材料的比表面积越大,电化学性能越好,石墨烯的特性跟超级电容器的需求不谋而合。

周院长做了题为《石墨烯在锂离子电池中的应用》的主旨演讲。周明院长首先以“我与石墨烯的渊源”为出发点,分享了他在中科院宁波材料技术与工程研究所求学期间接触到锂离子电池和石墨烯材料的经历。2013年他进入华为中央研究院瓦特实验室重点研究快充负极材料, 2016年华为推出的高温锂离子电池,这种电池可以在80℃的高温下正常工作。华为作为通信领域的顶级企业,最关注的是石墨烯的实际应用,例如在通讯基站用锂电池中辅助使用,石墨烯作散热材料就是其中一项。

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一般认为石墨烯就是单层的石墨,近几年来国家一直都很重视,主要是其优异的性能,例如高导电性,高电子迁移率,高比表面积等。其中石墨烯理论的电容量是石墨的5倍以上,>2000mAh/g,但石墨烯高的比面积决定了它的不稳定性,循环性能也较差。谈到石墨烯制备方法时,他认为目前的制备方法还不够完善,尤其是常用的氧化还原法,所得石墨烯性能不够稳定,剥离法虽然可以实现宏量制备,但制品多数较厚。

石墨烯在电极材料中的应用

锂离子电池的基本原理是锂离子的脱嵌。石墨烯在电极材料中的应用主要是作为添加剂。在负极材料中,石墨烯包覆硅可以形成柔性的三维导电网络,抑制硅膨胀粉化带来的问题,从而提高循环性能和倍率性能。

此外石墨烯作为导电浆料也颇具应用潜力。目前常用的导电炭黑浆料约为4万/吨,碳纳米管浆料之前约为100万/吨,但碳纳米管容易形成导电网络,添加量较少。石墨烯与碳纳米管相比导电性更好,从理论上说,作为添加剂能实现点和面的接触。一般认为6-9层的石墨烯添加以后效果显著,更少层的石墨烯虽然理论性能更好,但工艺难度更高,成本会迅速增加,分散也更加困难。

提问交流环节:

银的导电性比石墨烯高出一个数量级,与石墨烯相比,优势怎么凸显,尤其在导电浆料方面?

A(周院长)石墨烯的优势在于集多种优异性能于一身,这一点是银无法具备的,但从生产成本上来看,石墨烯的竞争力还不够。

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Q石墨烯电导率的检测有没有更好的方法?

A(周院长)目前没有统一方法,有人尝试原位探针,也有压片以后检测,或做成薄膜,其实这些都是间接测量。

中科院成都有机化学研究所谢正伟博士认为,随着技术的提高和完善,碳纳米管浆料的粉体成本已经可以控制在60万/吨,在实际应用中还是比较具有竞争力的。此外石墨烯和碳纳米管协同使用,做导电浆料也是一个不错的思路,目前他所在的单位已经在研发相关的产品。

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中银(宁波)电池有限公司的谢红卫高级工程师认为,少层石墨烯的制备对工艺要求很高,且层数越少成本越高。在锂离子电池中使用时,不需要拘泥于10层以下,可以尝试更多层的石墨烯,在性能提高的情况下,保证材料的一致性和稳定性,并兼顾到成本,这也是企业十分关心的。

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最后张立生博士为本场沙龙作了简要总结

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结束后与会者意犹未尽继续进行自由交流讨论

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本文来自DT新材料,本文观点不代表石墨烯网立场,转载请联系原作者。

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