山木新能源陈明军董事长：成本减半！原创独特石墨烯粉体制造工艺

石墨烯于2004年问世，是目前已知的最薄、强度最大、导电导热性能最好的一种新型纳米材料，是头发丝的20万分之一，强度是钢的200倍。被称为“黑金”、“新材料之王”。

科学家甚至预言它将“彻底改变21世纪”，其应用领域几乎无所不及，包括生物医药领域、物理分离领域、军事用途领域以及锂电池领域等等。

但同时也有两个问题摆在眼前：首先是石墨烯成本高、可量产性低，石墨烯堪比黄金的价格，就算真的全部做成电极材料谁能用的起?其次就是是否能够提供成批稳定性的产品，量产满足行业需求。只要这两大问题解决了，新能源行业必将颠覆世人的想象。

10月27-28日，由安徽省马鞍山市政府主办，起点研究、锂电大数据承办的“2017(马鞍山) 新能源汽车动力电池智能制造论坛暨安徽马鞍山动力电池项目交流会”于马鞍山隆重举行。

山木新能源董事长陈明军在大会主题演讲中介绍了动力锂电池石墨烯项目群。

动力锂电池产业链石墨烯应用

1、物理混合

应用过程为：石墨烯粉体——导电剂——动力电池。

石墨烯具备优秀的导电剂技术。传统的炭黑与正极颗粒是点接触，碳纳米管是线接触，而石墨烯是面接触，目前是动力电池最理想的导电剂。

不仅提高了快充性能，可10C充电，快放性能也进一步提高；而且导电剂容量提高不大，约5%。

2、化学混合

应用过程为：石墨烯粉体——正极材料——动力电池。例如石墨烯包覆磷酸铁锂分子，替代碳包覆，可提高材料内的导电性

石墨烯化学包覆磷酸铁锂分子工艺配方如下所示：

①正极制造中前驱体加入石墨烯材料，通过独特的工艺化学包覆正极材料分子，一次成型。

②磷酸铁锂分子本身不导电的。通过碳包覆技术使其导电，通过石墨烯包覆后使其几乎百分之百导电。彻底解决了铁锂材料内部导电的问题

3、铝箔涂层

目前此应用的难点在于石墨烯涂覆技术难突破。

石墨烯粉体技术现状

目前石墨烯产业化生产主要有两个方向：石墨烯粉体和石墨烯薄膜，相对而言，石墨烯粉体的操作空间更大，应用广阔，成为大多数石墨烯企业产业化的首选。

石墨烯粉体主要由微机械剥离法、化学气相沉积法和氧化还原法等制备，其中氧化还原法制备的石墨烯粉体层数最少，是最有希望实现石墨烯粉体大规模制备的方法。

1、微机械剥离法：成功地从高定向热裂解石墨上剥离并观测到单层石墨烯微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯，但存在产率低和成本高的不足，不满足工业化和规模化生产要求，目前只能作为实验室小规模制备。

2、化学气相沉积法：是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面，进而制得固体材料的工艺技术。但是理想的基片材料单晶镍的价格太昂贵，这可能是影响石墨烯工业化生产的重要因素。CVD法可以满足规模化制备高质量石墨烯的要求，但成本较高，工艺复杂。

3、氧化还原法：是指将天然石墨与强酸和强氧化性物质反应生成氧化石墨(GO)，经过超声分散制备成氧化石墨烯(单层氧化石墨)，加入还原剂去除氧化石墨表面的含氧基团，如羧基、环氧基和羟基，得到石墨烯。

据统计，目前国内部分公司已实现石墨烯粉体规模化产线的投产，山木新能源、常州第六元素、道氏技术旗下的青岛昊鑫、华丽家族旗下的宁波墨西等在国内排位靠前。

其中山木新能源的石墨烯粉体技术为国内原创独特的石墨烯粉体制造工艺，与传统的石墨烯制备法如氧化还原法及摩擦发完全不一样的工艺，本工艺可大规模制造，制造成本是现有工艺的50%。且设备大部分自主研发，维修简单，全自动操作，工序成品率高、使用简单、效率高、投资成本低。

山木新能源石墨烯粉体技术成果

石墨烯动力电池应用 

前面已经介绍过，石墨烯在电池领域的应用形式主要有三种：一是作为导电添加剂，添加到正/负极电极材料中；二是直接作为正/负极材料，或对电极材料进行复合改性处理，提高电极导电性和充放电倍率；三是作为集流体或集流体涂层，用于提高电池功率特性。

石墨烯一旦应用到电池领域，可实现：

①快充倍率15C，4分钟充满能承受。

②热失控技术是电动汽车未来主要的技术难题。石墨烯锂电池充电温度降低约5度，继续研发可提高。这是石墨烯在动力电池上主要的应用需求。

③改善低温性能。

④改变容量在5点左右，改变容量不大。

⑤没有其他指标的突破和改变。

然而目前来说，石墨烯大批量应用到锂离子电池上可能性很小，仍有很长的路要走。

山木新能源敢于创新，运用原创的独特水性工艺配方，自主研发水做为溶剂的配方替代NMP，直通率提高10%，电性能可做到25C放电，整体成本降低10%，2016年专利产品石墨烯铁锂电池批量出货东旭光电，成为中国首批石墨烯锂电池产业化厂家。

当前山木石墨烯项目群的技术攻关和产业化情况如下：

①石墨烯粉体项目（已有技术）；

②山木石墨烯导电剂项目（正投产）；

③石墨烯包覆正极材料项目（已有技术）；

④山木石墨烯铁锂动力电池项目（已投产）；

山木拟以25%股份，定向募集资金1.5亿元，其中8000万用于粉体+导电剂项目；2000万用于动力电池设项目；5000万收购正极材料公司。