中國粉體網訊 2021年4月26日，由中國粉體網主辦的“2021天然石墨及負極材料網絡研討會”于下午13:30準時開始。來自中南大學的周向陽教授、蘇州大學的鄭洪河教授、以及武漢理工大學的羅立群副教授分享了精彩報告。
石墨類負極的低成本開發思考
目前，中國石油對外的依賴程度非常高，對外依賴度從1993年的1%左右上升至2019年70.8%，能源的依賴度高達70%以上。國家發展新能源，是從能源角度解決對石油的依賴性問題，而儲能電池、動力電池的應用，離不開對電池的研究。隨著鋰離子電池的應用領域越來越廣，需求越來越大。作為組成之一的-負極材料，在鋰離子電池中占據非常重要的位置。中南大學周向陽教授首先從國家能源戰略角度、碳負極的分類及國內市場情況做了概述，重點分析了碳負極存在的主要問題及解決思路，以碳負極的研發角度思考石墨類負極的低成本開發。
市場上主流負極石墨產品主要是天然石墨與人造石墨兩大類。據周向陽教授介紹，碳負極存在的主要問題：（1）天然石墨的成本較低，但是由于各向異性，該材料的應用受限。（2）人造石墨的倍率等性能良好，但是需要造粒與石墨化等工序（具體步驟比如：粗粉/細粉、球化包裹、焦油處理），整體算下來制造成本高。
（來源：周向陽：石墨類負極的低成本開發思考ppt）
碳負極的主要研發方向愿景：把人造石墨的價格做的像天然石墨一樣低；把天然石墨的性能做的像人造石墨一樣好！不管哪種愿景，都離不開提高碳負極的性價比同時降低成本這條中心思路。對于人造石墨的研發思路，主要是通過尋找新的碳源以及開發低成本過程技術與裝備。而對于天然石墨的研發思路，基于天然石墨的各向異性，故從表面處理、碳包覆、摻雜改性等方面進行研究。
具有電解質普適性的高性能石墨負極材料推動鋰離子電池系統革新
人工石墨的高能耗、SEI膜不穩定（石墨材料的共性問題）、過度依賴EC電解液和成膜添加劑，使得鋰離子電池碳負極材料的發展開始聚焦于天然石墨。要充分利用我國天然石墨資源的優勢，就要解決天然石墨應用的根本---表界面問題。工作的重點可以從構筑穩定的界面、降低表界面活性、發展高性能SEI膜、延長電極壽命、降低電極產氣等考慮。
人工表界面技術目前已經有很多種方法，但是都是物理表面的保護，是惰性保護層。蘇州大學的鄭洪河教授另辟新徑，通過表面處理、功能分子嫁接、功能分子轉化、形成連續均勻的單分子納米保護層、發展了具有電活性的納米可調控界面。這種人工原位技術的優勢，解決電極界面SEI膜的人工設計和原位轉化，突破EC電解液電解液體系的局限。
（來源：鄭洪河：具有電解質普適性的高性能石墨負極材料推動鋰離子電池系統革新ppt）
這種高性能天然石墨技術可以改變我國低價出高價進的現狀；這種方法同樣適用于人工石墨和硅基材料。鄭教授發明的這種普適性的石墨負極材料，具有以下優點：可以適用于多種不同的電解液體系；比表面大，首次庫倫效率高，是發展高功率和低溫鋰離子電池的重要選擇；低能耗生產高性能負極材料，也是碳中和和碳達峰的重要選擇。
天然石墨資源到柔性石墨制品的若干技術發展
武漢理工大學的羅立群副教授從石墨的基本性質與資源特性、石墨資源到柔性石墨制品的關鍵環節、石墨資源與選礦工藝及特點（保護大鱗片）、天然石墨的提純技術、鱗片石墨插層技術、高導熱柔性石墨散熱膜生產，層層剖析從石墨到柔性石墨制品的關鍵環節，展示了石墨發展瓶頸與問題，探討了石墨發展前景，并提出了發展建議。
眾所周知，柔性石墨和膨脹石墨是重要的石墨深加工產品，柔性石墨是由天然鱗片石墨加工而得。天然鱗片石墨資源經選礦加工，獲得石墨精礦；石墨精礦經過提純，得到高純鱗片石墨產品；將高純鱗片石墨經插層制備成石墨間化合物，即可得到膨脹石墨；再經過高溫膨脹，制備成膨脹石墨，即石墨蠕蟲；經多段壓制而制成石墨紙、石墨膜，即柔性石墨。
（來源：羅立群：天然石墨資源到柔性石墨制品的若干技術發展ppt）
多年來，羅教授一直注重產學研的研究，致力于技術的轉化，親身奮戰在企業基層，解決企業生產中遇到的實際問題。先后在黑龍江雞西市、山東青島平度、萊西、江蘇常熟等地先后建成5條生產線，其中2條1.5m寬石墨紙生產線、3條1m寬度的散熱膜生產線。以“袁隆平”精神腳踏實地的奮戰在一線！
石墨是國家的戰略資源，素有“黑金子” 的美稱，在各行各業均有重要的應用；隨著石墨烯的發現和功能化開發研究的深入，加速了石墨產業的開發與應用。但是在發展的同時，諸多問題也開始突顯。三位教授分別從自己的研究角度出發，解析了研究中的現狀與存在的問題，以期集思廣益，共同探討對石墨資源保護性開采、謀劃石墨產業的整體布局、加快石墨制品的深度開發、攻克石墨發展的技術瓶頸、拓展石墨制品的應用領域，保障石墨產業的持續、高效、健康發展。
基于碳素材料的獨特優勢，碳材料應用領域越來越廣泛（軍事、航天、醫療……）；另一方面，中國占據著全球天然石墨的77%，世界首位。但不幸的是，只占據資源，卻不占有獨到的技術。結合老師們的分享、觀眾們的討論交流，對于石墨的研究仍將是未來一段時間的重點研究方向，隨著國家“碳中和和碳達峰“的戰略性統籌，相信會有越來越多的人投入石墨產業的發展中來。
（中國粉體網編輯整理/青黎）
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