中国粉体网讯 2021年4月26日，由中国粉体网主办的“2021天然石墨及负极材料网络研讨会”于下午13:30准时开始。来自中南大学的周向阳教授、苏州大学的郑洪河教授、以及武汉理工大学的罗立群副教授分享了精彩报告。
石墨类负极的低成本开发思考
目前，中国石油对外的依赖程度非常高，对外依赖度从1993年的1%左右上升至2019年70.8%，能源的依赖度高达70%以上。国家发展新能源，是从能源角度解决对石油的依赖性问题，而储能电池、动力电池的应用，离不开对电池的研究。随着锂离子电池的应用领域越来越广，需求越来越大。作为组成之一的-负极材料，在锂离子电池中占据非常重要的位置。中南大学周向阳教授首先从国家能源战略角度、碳负极的分类及国内市场情况做了概述，重点分析了碳负极存在的主要问题及解决思路，以碳负极的研发角度思考石墨类负极的低成本开发。
市场上主流负极石墨产品主要是天然石墨与人造石墨两大类。据周向阳教授介绍，碳负极存在的主要问题：（1）天然石墨的成本较低，但是由于各向异性，该材料的应用受限。（2）人造石墨的倍率等性能良好，但是需要造粒与石墨化等工序（具体步骤比如：粗粉/细粉、球化包裹、焦油处理），整体算下来制造成本高。
（来源：周向阳：石墨类负极的低成本开发思考ppt）
碳负极的主要研发方向愿景：把人造石墨的价格做的像天然石墨一样低；把天然石墨的性能做的像人造石墨一样好！不管哪种愿景，都离不开提高碳负极的性价比同时降低成本这条中心思路。对于人造石墨的研发思路，主要是通过寻找新的碳源以及开发低成本过程技术与装备。而对于天然石墨的研发思路，基于天然石墨的各向异性，故从表面处理、碳包覆、掺杂改性等方面进行研究。
具有电解质普适性的高性能石墨负极材料推动锂离子电池系统革新
人工石墨的高能耗、SEI膜不稳定（石墨材料的共性问题）、过度依赖EC电解液和成膜添加剂，使得锂离子电池碳负极材料的发展开始聚焦于天然石墨。要充分利用我国天然石墨资源的优势，就要解决天然石墨应用的根本---表界面问题。工作的重点可以从构筑稳定的界面、降低表界面活性、发展高性能SEI膜、延长电极寿命、降低电极产气等考虑。
人工表界面技术目前已经有很多种方法，但是都是物理表面的保护，是惰性保护层。苏州大学的郑洪河教授另辟新径，通过表面处理、功能分子嫁接、功能分子转化、形成连续均匀的单分子纳米保护层、发展了具有电活性的纳米可调控界面。这种人工原位技术的优势，解决电极界面SEI膜的人工设计和原位转化，突破EC电解液电解液体系的局限。
（来源：郑洪河：具有电解质普适性的高性能石墨负极材料推动锂离子电池系统革新ppt）
这种高性能天然石墨技术可以改变我国低价出高价进的现状；这种方法同样适用于人工石墨和硅基材料。郑教授发明的这种普适性的石墨负极材料，具有以下优点：可以适用于多种不同的电解液体系；比表面大，首次库伦效率高，是发展高功率和低温锂离子电池的重要选择；低能耗生产高性能负极材料，也是碳中和和碳达峰的重要选择。
天然石墨资源到柔性石墨制品的若干技术发展
武汉理工大学的罗立群副教授从石墨的基本性质与资源特性、石墨资源到柔性石墨制品的关键环节、石墨资源与选矿工艺及特点（保护大鳞片）、天然石墨的提纯技术、鳞片石墨插层技术、高导热柔性石墨散热膜生产，层层剖析从石墨到柔性石墨制品的关键环节，展示了石墨发展瓶颈与问题，探讨了石墨发展前景，并提出了发展建议。
众所周知，柔性石墨和膨胀石墨是重要的石墨深加工产品，柔性石墨是由天然鳞片石墨加工而得。天然鳞片石墨资源经选矿加工，获得石墨精矿；石墨精矿经过提纯，得到高纯鳞片石墨产品；将高纯鳞片石墨经插层制备成石墨间化合物，即可得到膨胀石墨；再经过高温膨胀，制备成膨胀石墨，即石墨蠕虫；经多段压制而制成石墨纸、石墨膜，即柔性石墨。
（来源：罗立群：天然石墨资源到柔性石墨制品的若干技术发展ppt）
多年来，罗教授一直注重产学研的研究，致力于技术的转化，亲身奋战在企业基层，解决企业生产中遇到的实际问题。先后在黑龙江鸡西市、山东青岛平度、莱西、江苏常熟等地先后建成5条生产线，其中2条1.5m宽石墨纸生产线、3条1m宽度的散热膜生产线。以“袁隆平”精神脚踏实地的奋战在一线！
石墨是国家的战略资源，素有“黑金子” 的美称，在各行各业均有重要的应用；随着石墨烯的发现和功能化开发研究的深入，加速了石墨产业的开发与应用。但是在发展的同时，诸多问题也开始突显。三位教授分别从自己的研究角度出发，解析了研究中的现状与存在的问题，以期集思广益，共同探讨对石墨资源保护性开采、谋划石墨产业的整体布局、加快石墨制品的深度开发、攻克石墨发展的技术瓶颈、拓展石墨制品的应用领域，保障石墨产业的持续、高效、健康发展。
基于碳素材料的独特优势，碳材料应用领域越来越广泛（军事、航天、医疗……）；另一方面，中国占据着全球天然石墨的77%，世界首位。但不幸的是，只占据资源，却不占有独到的技术。结合老师们的分享、观众们的讨论交流，对于石墨的研究仍将是未来一段时间的重点研究方向，随着国家“碳中和和碳达峰“的战略性统筹，相信会有越来越多的人投入石墨产业的发展中来。
（中国粉体网编辑整理/青黎）
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