全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)

    當今世界面臨著嚴峻的環(huán)境與能源挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)能源如煤、石油的不斷消耗以及環(huán)境的日益惡化嚴重影響了人類的日常生活以及社會的正常發(fā)展。因而開發(fā)更為高效與環(huán)境友好的能源設備越來越得到人們的強烈關注。為**的初代鋰離子二次電池以其在能量密度與操作電壓上明顯優(yōu)于傳統(tǒng)鉛酸與鎳鎘電池的優(yōu)勢，迅速應用于便攜電子設備電池市場。其后，隨著具有環(huán)境友好、成本低廉、循環(huán)性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢的以磷酸鐵鋰為**的正極材料的報道［6，7］，鋰離子二次電池的應用也擴展到混合動力汽車與純電動汽車領域。然而目前鋰離子電池電極材料還存在著諸多問題，如較低的電子電導率與鋰離子遷移效率、嵌脫鋰過程中巨大的體積變化、電極材料與電解液的副反應造成的容量損失以及活性物質(zhì)不可逆的結(jié)構(gòu)變化制約材料的循環(huán)穩(wěn)定性等。另外，由于目前常用的鋰離子電池正極材料固有的理論容量限制，實際應用的鋰離子電池的比能量密度很難突破250Wh/kg［8］，因而難以滿足其在高比能量電池領域的長遠發(fā)展。在這種背景下，鋰硫電池作為一種新的電化學儲能體系，以其超高的理論能量密度(2600Wh/kg)以及單質(zhì)硫儲量豐富、環(huán)境友好的特點，成為高比能二次電池的研究熱點。 可用于注射和擠出成型制件，尤其適用于煤炭、礦井以及石油天然氣運輸?shù)阮I域的管材制件。全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)

常州第六元素材料科技股份有限公司擁有石墨的深度插層和高解離率的制備技術、氧化石墨的高效純化技術、石墨烯微片的缺陷修復/比表面可控技術、全行業(yè)**的回收/循環(huán)氧化技術等自主知識產(chǎn)權(quán)。自主設計的生產(chǎn)線已成功實現(xiàn)了石墨烯產(chǎn)品低成本規(guī)?；苽?，在技術、工藝、設備等方面獲多項突破，產(chǎn)品具有比表面積大、導電性優(yōu)異、分散度好和優(yōu)良復合功能等特點。目前年產(chǎn)1400噸的氧化石墨（烯）/100噸石墨烯粉體生產(chǎn)線已投產(chǎn)運行，該生產(chǎn)線擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，且石墨烯產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低，達國際**水平，具有極強的市場競爭力。全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)高導電石墨烯銅復合材料又稱為超級銅。

    在用氧化還原法將石墨剝離為石墨烯的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，得到的石墨烯微片富含多種含氧官能團。由于石墨烯片層上的這些缺陷，在一些情況下，石墨烯微片無法滿足某些復合材料在抗靜電或?qū)щ?、隔熱或?qū)岬确矫娴奶厥庖?。為了修復石墨烯片層上的缺陷，提高石墨烯微片的碳含量和在導電、導熱等方面的性能。通過調(diào)控氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)，降低氧化程度，降低難分解的芳香族官能團，如內(nèi)酯、酮羰基、羧基等官能團的含量，從而增加后續(xù)官能團分解的效率和降低分解溫度。調(diào)控氧化條件，減少面內(nèi)大面積反應。該減少缺陷的方案，有助于提升還原效率，減少面內(nèi)難以修復的孔洞，使碳原子排布更密集，進一步減少修復段的勢壘，將能量用于增加碳原子離域尺寸，提升晶元大線，從而提升還原石墨烯的本征導電性。研發(fā)了深度還原技術，并通過自主開發(fā)的還原設備，將石墨烯微片碳的質(zhì)量分數(shù)提高到90%以上；且粉末電導率相比還原前提升20倍，達到了4000S/m以上。

從實際應用的角度看，石墨烯需要和基板接觸，因此，減少石墨烯薄膜和基板之間的接觸熱阻是石墨烯熱管理應用必須考慮的問題。單層或少數(shù)層石墨烯和基板之間的范德華力可以保證石墨烯和基板之間很好的熱耦合[42]。但是石墨烯薄膜由于厚度較大，范德華力遠遠不能滿足熱從基板傳遞到石墨烯薄膜上。傳統(tǒng)的連接基板和散熱片之間的導熱膠由于體積和熱導率較低的原因，已經(jīng)滿足不了實際應用的需求，必須采用共價鍵等其他的方式，以增強熱傳遞的效率。本團隊在這方面做了一些探索性的工作，主要采用在石墨烯薄膜和二氧化硅界面引入功能化分子的方法。實驗結(jié)果表明，引入功能化分子后，熱點的散熱效果提高了近1倍石墨烯的結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定，碳碳鍵(carbon-carbon bond)為1.42。

單層石墨烯在室溫下的熱導率超過５０００Ｗｎｒ１ＩＣ１，因此被作為用于熱管理系統(tǒng)中的理想熱管理材料。近年來，人們發(fā)現(xiàn)取向三維石墨烯網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)能夠為熱量傳遞提供有效路徑，因此在散熱材料和相變材料領域具有廣闊的應用前景。劉忠范院士團隊［３９］合成了用作熱管理材料的石墨烯氣凝膠／十八烷酸相變復合材料，在填充含量為２０ｖｏｌ％時熱導率約為２．６３５Ｗｍ－１Ｋ－１，且其垂直分布的石墨烯納米片提供了更大的光吸收及熱交換面積，顯著提高了太陽能的光－熱轉(zhuǎn)換及存儲效率，遠遠優(yōu)于其他傳統(tǒng)的光－熱轉(zhuǎn)換材料。氧化石墨烯應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)

氧化石墨烯未來可以應用于水泥復合材料。全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)

當今社會日益增長的能源與環(huán)境需求對儲能電池技術的發(fā)展既是機遇也是嚴峻的挑戰(zhàn)。納米碳材料如碳納米管與石墨烯因其優(yōu)異的導電能力、良好的機械性能以及獨特的形貌與結(jié)構(gòu)特征在儲能電池技術領域中的應用越來越普遍。本文通過綜述近年來碳納米管與石墨烯分別作為鋰離子電池的復合電極材料、負極活性材料、導電添加劑以及新型鋰硫電池用復合導電載體的***應用進展，重點討論了這兩類納米碳材料的不同應用模式對儲能電池容量性能、倍率性能以及循環(huán)壽命的影響。同時對目前研究中存在的問題進行了總結(jié)，并對未來發(fā)展方向，如開發(fā)低成本與環(huán)境友好的高質(zhì)量材料合成技術、提升材料的分散能力以有效構(gòu)筑復合電極結(jié)構(gòu)以及開發(fā)新的應用模式等進行了展望。全國制備氧化石墨烯生產(chǎn)