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石墨谷产业集团召开2022年度重点项目工作专题会议
2022-02-22
2022年2月15日上午，在传统元宵佳节来临之际，石墨谷产业集团董事长方振辉主持召开集团重点项目工作专题会议，专题研究2022年度重点项目落地等有关事项，安排部署下一步工作。 集团总经理刘智良，常务副总经理梅佳，副总经理何斌，副总经理纪南义和各项目负责人参加会议. 在认真听取项目有关汇报，同与会人员充分讨论之后，方董事长指出，重点项目是集团发展的“牛鼻子”，是集团工作的重中之重。各部门要高度重视重点项目建设，深刻思考、寻找差距，补足短板，要抢抓机遇，压实责任，完善项目保障机制，优化项目推进流程，推动项目建设提速提质提效，保障集团重大项目有序实施。 会议强调，重点项目工作关系到全集团发展，事关长远、事关全局，要统筹谋划，科学布局，围绕困难找办法，力争工作新突破。在重点项目运作上，要突出特色，规范管理，坚持问题导向，主动分析研究，强化协调配合，及时解决项目推进过程中存在的问题。要对照集团确定的任务要求，狠抓项目落地，明确工作计划，层层落实责任，加快督促推进，做到项目有人抓、有人管、有人落实；努力在优化服务上下功夫，在提升效率上做文章，在推进项目上比能力、见高低。 最后，方董事长指出，集团的重点项目已经到了发力期，各分管领导及项目负责人要统筹好各项目之间的工作，以高人一等的智慧，坚定不移的信心，敢抓敢管的精神，道术开明的格局，剑胆琴心的胆略以及勇于承担的责任意识，全力以赴推进项目建设；全集团上下要齐心协力、携手同心，用心抓项目建设，确保完成全年任务目标，助推集团高质量发展。
行业动态| 讲“锂”走遍天下
2022-03-07
行业数据显示，2020-2025年，电动车销量的复合增速在48%（2025年电动车销量约2300万辆，渗透率约27%）。如此猛烈的电动车增长量，对应于锂电池原材料锂需求，有望维持在37%的复合增速。锂资源需求之所以快速增长，是因为锂电池技术路线中，无论是磷酸铁锂、钴酸锂、三元材料哪一种，锂元素是必需品，且材料占比较稳定。其中三元材料（常用的是NCA和NCM两种），在能量密度，体积容量和循环性能方面具有优势。而磷酸铁锂材料主要用碳酸锂，具有成本相对低廉，安全性强的优势，在入门车型，电动公交和储能等领域集中应用。此外，锂电池在锂的下游需求中占比持续增长。2010年锂下游需求中锂电池占比27%，润滑脂、陶瓷等传统行业需求占比73%。等到了2020年，传统行业已降至31%，动力、消费、储能电池锂需求合计占比已经到69%，预计2025年会达到90%以上。 讲“锂”需求增长 市场情况显示，2020年全球锂行业的需求约为30万吨LCE，预计到2025年锂行业需求有望超过140万吨，其复合增速达37%。供给上，虽然全球锂供给量稳步增长，但远远跟不上市场需求。价格上，由于终端新能源发展大超预期，带来中游电池材料相继扩产。这直接让锂的价格爆发，先是从4万元/吨回暖至9万元/吨，而后突破18万元/吨，短期震荡后再次上行。截至2021年12月31日，亚洲金属网电池级碳酸锂报价已达到27.8 万元/吨，大幅超过2018 年锂价的最高点。到了2022年第一季度，价格又飙升到40万元/吨以上，市场上也有卖价50万/吨。从价格上可看出，对于整个锂电池产业，上游材料稳定优质供应已经成为继续高速发展的关键。 锂供给瓶颈在盐湖提锂 目前可经济开采的锂资源存在形式主要包括盐湖卤水、锂辉石、锂云母、锂黏土四种。而全球锂资源矿床主要分为固体型锂矿和盐湖卤水型锂矿，其中固体型锂矿又分为伟晶岩型和沉积岩型，像锂辉石、锂云母矿主要属于伟晶岩型。据USGS2012年数据，全球锂资源约有58%以封闭盆地卤水形式存在，伟晶岩形式的锂资源占比约26%。盐湖在诸多锂资源形式中，占比最大。不同资源类型对应不同的提锂工艺和锂盐产品。按资源类型不同，提锂工艺可大致分为盐湖提锂和矿石提锂。 矿石提锂:以比较成熟的硫酸焙烧工艺为例，主要工艺流程包括：矿石分选——高温焙烧——硫酸化焙烧——溶出——除杂——沉锂，其工艺相对简单，锂回收率较高，但是能耗大，所需辅料较多，因此生产成本较高。 盐湖提锂:相对于矿石提锂，盐湖提锂的能耗，所需辅料都相对较少，因此对应生产成本较低，成本主要集中在盐田建设等前期投资。 由于盐湖提锂工艺的通用性较差，盐湖生产的扩产速度相对较慢，全球盐湖生产企业的扩张步伐也相对受限。若盐湖提锂技术有大的突破，扩产速度加快，未来锂资源的短缺将得到缓解。 锂供给瓶颈在盐湖提锂 2014-2020年，随着锂需求增加，全球锂供给从5.9万吨LCE增长至43.9万吨，复合增速40%，其中澳洲和南美为供给主力，两者合计占比均在80%左右。到了2020-2021年，澳洲锂辉石矿仍是供给主力，而南美盐湖资源则暂未大量释放，未能跟上供给步伐。不过，随着南美盐湖等产能释放，澳洲锂辉石供给份额将减少。同时中国盐湖和锂矿的供给将逐步赶上，份额有所提升。2021年中国锂盐合计产量达41万吨LCE，西澳锂精矿、南美盐湖资源主要流向中国，而自中国产出的氢氧化锂（主要由锂精矿冶炼而成）大量出口至日韩等需求国。中国正成为锂盐的最大需求和生产地区。由于冶炼端的产能扩张速度在1年以内，而锂矿的资本开支周期在3年左右，盐湖的资本开支周期在5年左右。如今锂行业短缺，正是资源端的扩产速度远远低于冶炼端。对于锂短缺的问题，如何保证锂的供应，同时不受市场行情波动，越来越成为原材料企业关注的焦点。
5年！石墨谷产业园从孕育新“烯”望到打造百亿级企业
车间里生产线高速运转，在建工程现场紧张忙碌。日前，记者走进位于哈尔滨新区巨宝三路的时，感受到一片勃勃生机。 边建设边生产 产品销入国内外知名企业 在园区内，一条雕刻着不同字体的“墨”字石墨原石路在园区内延展开来，预示着这里是一个跟石墨有关的天地。 在石墨原石路旁，是7层高的石墨（烯）新材料研究院大楼，部分已经安装完设备的楼层正在进行实验。“这里是目前国内规模最大、门类最全、专业化最强的石墨（烯）研究院。”省石墨谷产业集团有限公司董事长方振辉说。 走进研究院大楼后面的石墨烯生产线车间，记者没有听到嘈杂的机器声，也几乎看不到工作人员身影，只见多个不锈钢罐体一字排开形成生产线。在电脑的操作下，天然鳞片石墨“走进”生产线，“走出”后便是身价百倍的石墨烯。 从鳞片石墨到石墨烯，价值从每吨几千元增值到每吨百万元，实现了“平民”到“贵族”的华丽变身。 “石墨烯被称为‘黑金’，是‘新材料之王’”。方振辉告诉记者，借助神奇的石墨烯，未来在国防装备、航天航空、新能源汽车、可弯曲手机、超级电池等领域都将引发革命性突破，并带动价值数万亿元的新兴产业链。 伴随着方振辉的介绍，石墨谷产业园的发展路径清晰可见。 2015年10月16日，石墨谷产业园项目奠基。5年多来，该项目边建设边生产，随着年产10000吨石墨烯复合导电浆料生产线投入生产以及石墨（烯）新材料研究院正式投入运营，石墨谷产业园的建设、研发、生产、销售齐头并进。 目前，在技术创新的驱动下，石墨谷产业园在新能源领域、新材料领域，围绕石墨（烯）、碳纳米管形成了石墨负极材料、石墨烯材料、碳纳米管材料以及智能装备四大系列、十五类别产品，成为韩国LG、宁德新能源、国轩高科、鹏辉、天津力神等国内外排名前列的锂离子电池和动力电池供应商，并成功导入大众、特斯拉、苹果的供应体系。2020年，在疫情的严重影响下，公司实现仍然实现近1个亿的销售额；今年一季度，实现产值3100万元，同比增长280%，全年有望突破2亿元。 站在巨人的肩膀上 快速成长为行业龙头 石墨谷公司成立之初是由中国宝安集团及其控股子公司贝特瑞新材料集团股份有限公司与哈尔滨工业大学合力组建，全力打造专注于石墨、石墨烯、碳材料及其应用的研发、生产和销售的创新型国家级高新技术企业。 “借助深圳贝特瑞、北京大学和哈尔滨工业大学多年的研发成果积累，引智借力，确保了公司技术和市场的持续领先性。可以说，我们是站在巨人肩膀上成长的企业。”方振辉告诉记者，项目自落地伊始，贝特瑞便向石墨谷输入人才和技术研发成果，同时帮助开拓市场，这让石墨谷发展得更快。 经过5年发展，石墨谷产业园目前已成为全球最主要的锂离子电池石墨烯、碳纳米管导电材料供应商之一。同时，还是石墨烯国家标准的主要起草单位，是省政府认定的石墨新材料行业龙头企业。 多个项目同时推进 打造百亿级企业集团 今年，石墨谷产业园进入高速成长期。“黑龙江是我国石墨储量最大、品质最好的省份，我们就是要担负起提升龙江石墨科技水平、产品附加值的义务，改变龙江捧着‘金碗’吃‘粗粮’的历史。”方振辉说，目前，石墨谷已建成石墨新材料产业化项目共有5项，总投资近6亿元，其中已经建成的石墨（烯）新材料研究院正着手下一代石墨负极材料、石墨烯涂料、高分子复合材料、单壁碳纳米管、石墨智能成套生产装备的研发。据悉，目前，新一代高性能碳纳米管的生产线设备采购己完成，预计今年达到千吨产能；石墨装备制造生产线项目己经封顶，目前正在内部装修，预计6月投入正常运营使用；防腐涂料及防火涂料生产线正在等待设备进厂安装调试，6月产能将达到5000吨。 未来5年，公司在继续完善以上5个项目的同时，将启动人造石墨项目以及天然石墨项目，计划总投资44亿元。其中重点布局的人造石墨项目是与大庆市政府合作，计划投资26.5亿元，项目建成后将成为我省第一家从原油冶炼焦、研发、深加工到应用材料的人造石墨新材料全产业链产业园，填补我省该领域的空白；天然石墨项目是与双鸭山市政府合作，项目总投资17.5亿元，项目建成后，将成为国内唯一家完整拥有从矿山、采选、深加工、应用产品全产业链的天然石墨新材料产业园。 “石墨谷产业园落地以来一直叫哈尔滨万鑫石墨谷石墨（烯）新材料产业园，我们公司的名称是哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司，简称万鑫石墨谷。今年1月，公司升级为黑龙江省石墨谷产业集团股份有限公司。”方振辉对未来信心满满，“到2025年，公司力争形成百亿级产业集团，并完成IPO上市，成为中国石墨上市第一股，石墨产业第一谷。”
凝心聚力 共创辉煌I石墨谷产业集团召开一季度工作总结会议
2022-04-18
球形石墨行业现状
2022-04-27
球形石墨是以优质高碳天然鳞片石墨为原料、采用先进加工工艺对石墨表面进行改性处理，生产的不同细度，形似椭圆球形的石墨产品。《球化天然石墨》（JC/T 2315-2016）标准适用于以天然鳞片石墨为原料，采用机械物理方法处理成的球形或类球形的石墨产品，并指出球化天然石墨的理化性能应符合以下规定 球形石墨具有良好的导电性、结晶度高、成本低等优势，以及充放电电位低且平坦、循环寿命长、绿色环保等特点，已逐渐成为锂离子电池生产用负极材料的换代产品。目前，我国已成功的应用天然鳞片石墨原料开发以适应锂离子电池生产的负极材料，即球形石墨的改性产品，所以锂离子电池产业链进入了一个崭新的时代。根据数据显示，2020年，我国锂电池负极材料市场规模增至140.2亿元，2016-2020年的年均复合增长率为21.4%，预计2021年可达159.1亿元，出货量增至2020年36.5吨，预计2021年可达40.1吨。同时，在近五年来，国内球形石墨行业市场均价整体呈下降趋势，截止2020年均价下降至17800元/吨，这将在一定程度上大大降低锂离子电池负极材料的生产成本。 综上所述，随着锂离子电池负极材料出货量及市场规模不断扩大，将持续带动球形石墨需求及销量增长。根据数据显示，2020年，我国球形石墨行业销量为11.2万吨，预计2021年将达12.4万吨；销售收入为19.49亿元，2016-2020年的年复合增长率为16.8%，并且预计2021年将达22.07亿元。 此外，美国、英国、欧盟等国家或地区逐渐认识到石墨对能源转型和环境保护的关键作用，出台了一系列政策逐渐让石墨成为其战略资源。而我国工信部在2020年也发布了《石墨行业规范条件》，明确不再追求数量，删去了“新建和改扩建鳞片石墨选矿项目设计规模不低于2万吨/年”等规模指标，自2020年6月24日起实施，同时2012年发布的《石墨行业准入条件》同时废止。可以通过对比两份文件可以发现，新版《条件》对石墨的保护明显升级，与战略性保护资源地位相适应。因此，国内外石墨资源战略地位提升，将为球形石墨行业提供较好的政策与社会基础，促进产业快速发展。
技术发展|浙工大胡晓君教授颠覆性成果
浙江工业大学胡晓君教授团队创新性地“复原”了化学气相沉积金刚石的生长过程，在低压状态下实现了点“石”成“钻”，为大面积金刚石的合成提供了新的策略及理论依据。 提起金刚石，很多人首先想到的是光彩夺目的钻石。其实，人造金刚石在工业生产中的应用才同样“耀眼”，它具有天然钻石的一切优异性能，在精密切削刀具、耐磨器件、半导体及电子器件、低磁探测、生物医学等方面得到广泛应用。目前人造金刚石的产业化合成主要有两种：高压高温法和化学气相沉积法。但因高温高压设备的限制，目前还难以制备大尺寸单晶金刚石；化学气相沉积需要以天然单晶金刚石为衬底生长单晶金刚石，而天然单晶金刚石受面积所限，依然无法制备大面积金刚石，这极大地限制了人造金刚石的应用。 浙江工业大学胡晓君教授团队长期聚焦金刚石薄膜、纳米碳材料等方面的研究工作，致力于探索金刚石薄膜等材料的制备、掺杂新方法及光电性能。研究团队关注到与石墨相比，处于热力学亚稳态的金刚石能够在化学气相沉积的低压下形成，其独特的形成机制可能蕴藏着一种合成大面积金刚石的方法。但化学气相沉积的生长环境复杂，难以实现原位表征，所以该沉积过程中金刚石的形成机制一直是材料领域科学家们亟待解决的难题。 胡晓君团队利用缓慢生长的方法“复原”了化学气相沉积金刚石的生长过程。团队以“菜花”状的纳米金刚石颗粒为模板，采用一系列短时间生长的策略，形成瞬时的生长薄层，通过扫描电子显微镜、拉曼光谱和高分辨透射电镜的直接观测，获得了1800瓦的生长功率下，短时间隔30秒在“菜花”状的模板上生长系列薄层的表面形貌和微结构，发现了纳米金刚石基体——竖立石墨烯初步生长——竖立石墨烯长大弯曲成针状石墨——针状石墨消失——恢复纳米金刚石基体的循环往复过程 这是首次在化学气相沉积过程中发现石墨/金刚石的循环往复出现。那么这一过程是如何产生的呢？一种猜想是石墨和金刚石轮流生长，石墨长出来后金刚石再覆盖上去；如果是这样的话，形成金刚石后在拉曼光谱中应该依然可以观察到大量的石墨，但实际的情况是样品的拉曼特征是典型的纳米金刚石薄膜的特征； 为进一步证实这一从未报道过的现象和石墨转变为金刚石的大胆猜想，团队将生长功率降低到1600 瓦，生长时间延长到12 分钟，以减缓生长速率来捕获更清晰的石墨转化成金刚石的证据. 在4分钟样品中，主要组分为较直的石墨烯(Fig. 4b)，在8 分钟时转变为石墨纳米针(Fig. 4d)。这根纳米针中同时含有石墨(002)和金刚石(111)晶面(Fig. 4d)。而当时间延长到12分钟时，石墨完全消失，样品中(Fig. 4f)观察到大量的金刚石晶粒，说明石墨已经完全转化为金刚石。这表明同时出现金刚石(111)和石墨(002)晶面的8分钟样品是石墨转化为金刚石的中间过渡态。 进一步分析这个过渡态(图4g)的结构演变，可知8分钟样品头部区域1为石墨(002)，中间区域2中出现新的、较暗的金刚石晶面(0.21 nm)覆盖在石墨(002)晶格上，中间区域3中金刚石晶面(0.21 nm)增强石墨(002)减弱，根部区域4中石墨(002)晶格消失而金刚石(0.21 nm)晶格成为主晶格。这清晰地展示了石墨逐渐转变为金刚石的过程，如示意图4j和j-1所示。 由此可见，在化学气相沉积过程中，金刚石的形成是由石墨相变而来，颠覆了“活性碳原子堆砌成sp3金刚石晶格”、“sp2石墨碳相是金刚石薄膜生长过程中的‘碳垃圾’，被气氛中的氢气刻蚀去除”等传统观念。
“访企拓岗”进新区，“校地合作”促就业！万鑫石墨谷参加新区与哈师大召开的线上对接会
2022-04-30
4月29日下午，哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司参加了由哈尔滨新区党工委、哈尔滨新区管理委员会及哈尔滨师范大学联合举办的融在新区·相约周五”第44期围绕“‘访企拓岗’进新区，‘校地合作’促就业”主题开展的校地合作线上对接会。 哈尔滨新区党工委委员，自贸区哈尔滨片区党工委委员，松北区委常委、组织部部长万炳睿，哈尔滨新区发展和改革局局长于宏，哈尔滨师范大学党委副书记、工会主席郭砾及相关学院负责人出席会议。万鑫石墨谷同中科盈江、工大软件、谷实生物、海邻科、朝喜文创等6家企业共同参会。会议由哈尔滨新区人力资源服务有限公司总经理程怀强主持。 会上，松北区委常委、组织部部长万炳睿首先介绍了哈尔滨新区整体发展情况以及新区的各项人才政策和兑现情况。万部长表示，近年来哈尔滨新区发展势头强劲，正处于“五区叠加”历史机遇期，企业在发展中对人才的需求比以往任何时候都更加迫切，高校毕业生在新区将得到广阔的发展空间。希望通过今天的活动，哈尔滨师范大学能够寻找到适合学生实习就业的合作企业，毕业生能够得到更多施展才华的机会，让更多优秀人才留在新区。 在学校推介环节中，哈尔滨师范大学党委副书记郭砾首先向参会的新区领导及企业嘉宾介绍了学校的概况、生源信息。郭书记表示，哈尔滨师范大学2022届毕业生近万人，哈尔滨新区是师大毕业生留省就业的重要区域，希望今后进一步搭建合作平台、建立良性互动机制，开展务实、高效、长远的深入对接，充分发挥校地、校企合作优势，在人才培养、实习实践、创新创业等方面开展更广泛、深入、持久的合作。 在郭书记介绍完成之后，哈尔滨师范大学计算机科学与信息工程学院院长周国辉、化学化工学院党委书记常维东、管理学院党委书记邓铁男、美术学院党委书记司红、传媒学院党委书记杨守斌分别介绍了各学院的整体情况、各专业毕业生数据、所得成绩奖项、专业设置及资源优势。 在企业推介环节中，哈尔滨万鑫石墨谷科技有限公司会同其他五家企业分别对各自企业的发展概况、用工需求、薪酬福利待遇及人才培养规划等内容做了详细介绍。万鑫石墨谷在会上明确表示愿为实习生、应届毕业生提供福利待遇优厚的就业岗位和实习、实践的机会，尤其是技术研发类及市场销售类岗位，共同开拓校企合作互惠共赢的局面。 会议最后，校企双方表示十分期待疫情稳定后的线下对接活动，并且感谢新区为学校和企业牵线搭桥，解决疫情期间企业对人才的迫切需求和毕业生实习就业难的问题。
热烈欢迎铁岭县领导一行至石墨谷产业集团参观调研
2022-05-27
2022年5月25日上午，铁岭县副县长孙忠海带队来到石墨谷产业集团参观调研，常务副总经理梅佳陪同，双方就石墨谷发展,人造石墨项目等话题进行了深度洽谈。 随着铁岭县代表团移步会议室落座，常务副总经理梅佳介绍了石墨谷产业集团发展历程、产业概况、企业情况，得到了铁岭县代表团的高度认同。在洽谈过程中，铁岭县相关领导对人造石墨项目表现出了极大兴趣，并表示，石墨谷产业集团作为扎根于石墨、石墨烯等新型碳材料行业的领先企业，与铁岭县是同一战线的队友，希望未来双方能够在石墨产业深度合作，为石墨产业发展赋力。 洽谈结束之后，常务副总经理梅佳带领铁岭县代表团参观了石墨（烯）新材料研究院、石墨科技展示馆及数字车间等；参观过程中，双方聊成果、谈创新、话发展，进一步统一意见。梅佳表示，石墨谷产业集团进入了快速发展期，确定了“一年一小步，三年一大步，五年上平台，打造百亿级上市企业”的战略目标。未来石墨谷产业集团将通过产业布局、技术创新，结合资本市场，建设和打造石墨（烯）新材料产业的完整生态区块链，促进行业发展、打造产业高地、把握发展机遇、坚持创新引领，矢志成为新能源、新材料行业的领军者，为推动战略性新兴产业快速健康发展，促进经济社会可持续发展做出贡献。 铁岭县项目服务中心主任王卓、铁岭县双井子镇党委书记赵雪强、铁岭县双井子镇副镇长高飞一同参加活动。
新工艺利用CO生产高质量石墨烯 成本更低生产更快
2022-05-30
俄罗斯研究人员提出了首个以一氧化碳为碳源的石墨烯合成技术。这是一种快速、廉价的生产高质量石墨烯的方法，设备相对简单，可用于电子电路、气体传感器、光学等领域。这项研究由来自斯科尔科沃科技（Skoltech）、莫斯科物理技术学院（MIPT）、俄罗斯科学院固体物理研究所、阿尔托大学等机构的科学家们进行。研究成果已在著名的《先进科学》杂志上发表。 化学气相沉积（CVD）是合成石墨烯的标准技术，石墨烯是一种蜂窝排列的单原子厚的碳原子片，具有无与伦比的性能，可用于电子应用等。CVD通常涉及碳原子从气体分子中分离出来，在真空室中以单分子层的形式沉积在基材上。铜是一种常用的基底，而所用的气体一直是碳氢化合物：甲烷、丙烷、乙炔、烈酒等。“从一氧化碳中合成石墨烯的想法很久以前就有了，因为一氧化碳是生长单壁碳纳米管最方便的碳源之一。我们有近20年的一氧化碳工作经验。然而，石墨烯的第一次实验并不成功，我们花了很长时间才了解如何控制石墨烯的成核和生长。一氧化碳的美妙之处在于完全的催化分解，这使我们能够在环境压力下实现单层石墨烯大晶体的自限性合成。”该研究的首席研究员，Skoltech教授Albert Nasibulin说。 “这个项目是基础研究如何使应用技术受益的杰出例子之一。由于对石墨烯形成和生长的深层动力学机制的理解得到了理论和实验的验证，导致大石墨烯晶体形成的优化条件变得可行，”该论文的合著者，Skoltech的高级研究科学家Dmitry Krasnikov强调。 据悉，这种新方法得益于所谓的自我限制原则。在高温下，当一氧化碳分子接近铜基体时，它们倾向于分解成碳原子和氧原子。然而，一旦第一层结晶碳沉积下来，并将气体与基底分开，这种趋势就会消退，所以这个过程自然有利于单层的形成。基于甲烷的CVD也可以以自我限制的方式运作，但程度较轻。 该研究论文的第一作者、Skoltech的Artem Grebenko说，“我们使用的系统有许多优点：得到的石墨烯更纯，生长更快，形成更好的晶体。此外，通过将氢气和其他爆炸性气体完全排除在生产过程中，这种改进可以防止事故的发生。” 该方法排除了燃烧风险的事实意味着不需要真空。该设备在标准压力下工作，使其比传统的CVD设备简单得多。简化的设计反过来导致了更快的合成。Grebenko说：“从取一块裸铜到拉出石墨烯，只需要30分钟。” 由于不再需要真空，设备不仅工作得更快，而且也变得更便宜。研究人员强调，“一旦你放弃产生超高真空的高端硬件，你实际上可以组装我们的‘车库解决方案’，成本不超过1000美元。” 研究人员还强调了最终材料的高质量：“每当一种新的石墨烯合成技术被提出时，研究人员必须证明它能产生他们声称的效果。经过严格的测试，我们可以自信地说，我们的确实是高档石墨烯，可以与其他气体通过CVD产生的材料相竞争。由此产生的材料是结晶的、纯的，并且可以大到足以用于电子产品.
石墨烯修饰隔膜消除局部温度热点稳定锂金属负极
锂离子电池是用于便携式电子设备和电动汽车的先进电化学储能技术，然而以石墨作为负极的传统锂离子电池的比容量较低且能量密度已接近极限，难以满足人们对高能量密度二次电池的需求。锂金属负极由于其超高的理论比能量和最低的电化学电位被视为实现高能量密度二次电池极具竞争力的候选材料。然而，在实际情况中，锂金属由于其较高的电化学活性以及倾向于枝晶形貌的不均匀沉积特性会极大地缩短电池的使用寿命，引发热失控等安全问题。 近日，西安交通大学化工学院唐伟教授团队与新加坡A*STAR材料工程研究所刘兆林教授、上海空间电源研究所总研究师解晶莹等人建立了传热-电化学沉积耦合模型，考察了不同沉积电流和过电位下锂沉积系统发热功率的时空演化以及温度和锂离子分布。模型结果表明锂枝晶尖端存在局部温度热点，而局部热点的存在加剧了不均匀的局部锂沉积，进一步促进了锂枝晶的生长。通过引入石墨烯片层包覆隔膜作为原位热分散媒介消除局部温度热点可有效抑制枝晶生长，实现均匀致密沉积形貌和高效稳定循环。复合隔膜锂铜半电池在1 mA cm-2电流密度下实现库伦效率95%、240圈以上的稳定循环。常规PP隔膜下循环的锂金属电极在循环库伦效率下降至60%左右后可以被复合隔膜“恢复”至库伦效率95%以上的稳定高效循环和较为均匀的锂沉积形貌。此外，复合隔膜在30.06 mg cm-2超高负载正极(3.3的低N/P比)的Li||NCM811电池中实现了稳定循环、高容量保持率和“恢复”特性。该文章发表在国际顶级期刊Advanced Energy Materials上。 1. 锂沉积的热力学特性模拟 传热-电化学沉积耦合模型揭示了不同沉积过电势和电流密度下不均匀锂沉积尖端的局部温度热点。锂金属电极表面的原始缺陷导致电场的不均匀分布，引发锂离子通量的局部集中和大的反应电流密度，从而导致锂离子优先沉积在尖端区域并伴随超高的产热速率。高的产热速率和传统液体电解质及聚合物隔膜的低热导率导致枝晶尖端出现明显的局部温度热点。 2. 高导热复合隔膜 通过电化学剥离法可以得到优良的单层/少层石墨烯分散液并通过简单的真空抽滤法获得层状堆积石墨烯层覆盖商用隔膜的复合隔膜。复合隔膜的离子传输特性和机械强度相比原始隔膜保持良好，浸润性和平面内热传导能力得到大幅改善。 3. 锂沉积特性和电化学性能 商用PP隔膜的结构特性和电极表面的原始缺陷导致锂沉积倾向于形成枝晶并产生局部温度热点，温度热点的存在又加速枝晶锂沉积尖端的锂离子聚集从而进一步加剧锂枝晶的生长。而复合隔膜表面的高导热石墨烯层能够及时将积聚的热量扩散开，有效避免枝晶恶化。空白隔膜半电池循环后在铜集流体表面观察到大量的不规则枝晶状锂沉积，相比之下，复合隔膜半电池实现了相对均匀的沉积形貌。因此，复合隔膜电池在电流密度1 mA cm-2下能够实现超过240周的长循环稳定性，CE在95%以上。除此之外，空白隔膜下循环后性能衰退的锂金属电极可在复合隔膜下“恢复”至较好的表面形貌和循环稳定性。 4. 锂金属电池的全电池性能 高导热隔膜消除局部温度热点抑制锂枝晶的有效性通过NCM811全电池进行了进一步验证。复合隔膜不仅在常规面载量正极电池中获得了更为稳定的循环和容量保持率，在匹配30.06 mg cm-2（3.3低N/P比）的超高面容量正极时仍能取得较好的容量保持率和“恢复”特性。 该研究基于电化学沉积-传热耦合模型研究了锂枝晶周围产热速率演化及其与局部枝晶生长之间的关系。局部快速电化学沉积极易造成热量的积累并产生温度热点，这导致随后的锂枝晶快速生长，并反过来形成更严重的热点问题。在隔膜表面引入高导热石墨烯层作为原位热扩散媒介可有效消除温度热点，化解枝晶快速恶化的潜在风险，并获得较为均匀的锂沉积形貌和稳定高效的电化学性能。本研究为深入了解研究锂枝晶的生长演变提供了独特的热力学视角，为有效保护锂金属负极并促进锂金属二次电池的实际应用铺平了道路。
