派勒分散研磨装备助力石墨烯终端产品“出圈”!


来源:广东派勒智能纳米科技股份有限公司

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01看市场、判趋势 

当前,由于科技和产业变革,新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚力量,新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。在当前经济形势下,帮助行业从业者拨开迷雾,看清道路,应该是每一场演讲报告存在的意义。

 

成会明院士主持大会报告

 

因此,49日至11日,第八届深圳国际石墨烯论坛在深圳大学城会议中心举行,论坛围绕石墨烯、新型二维材料以及碳纳米材料,邀请诺贝尔奖获得者、石墨烯发现人、英国曼彻斯特大学安德烈?盖姆教授和新加坡国立大学康斯坦丁·诺沃肖洛夫教授,中国科学院院士、北京石墨烯研究院院长、北京大学刘忠范院士、美国西北大学黄嘉兴教授、清华大学任天令教授、派勒智能技术经理李江林、销售经理向红萍、黄建兵等国内外著名科学家和产业界人士齐聚深圳!与大家分享车用新能源动力电池与锂电池的现状、挑战和前景、碳材料在超级电容器中应用的思考、分散研磨技术的创新、石墨烯锂电池的应用探索等。

 

派勒智能销售经理黄建兵

 

刘忠范院士做大会报告

 

02碳家庭发展历程 

目前石墨烯产业已被纳入国家战略布局。《中国制造2025》首个重点领域技术路线图把它列为前沿新材料之一。中国十三五规划建议明确提出将加快突破新材料等领域核心技术。2015年底,国家三部委联合印发了《关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见》。该意见提出,把石墨烯产业打造成先导产业。到2021年实现石墨烯材料稳定生产,实现在部分工业产品和民生消费品上的产业化应用。

 

石墨烯是本世纪初发现的前沿新材料,由于特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能,引起科学界巨大兴趣,成为材料科学研究热点。石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨,厚度为0.335nm,仅有一层碳原子。但实际上,10层以内的石墨结构也可称作石墨烯,而10层以上的则被称为石墨薄膜。在所有已知材料中有最好的导热性、导电性、强度和韧性等,因此引起了电子行业的广泛关注。目前能够量产石墨烯的方法主要是机械法和化学法两类。其中机械法主要是通过研磨、超声等物理手段把石墨烯从石墨中剥离出来,层数多、不均匀、性能一般,但是技术门槛低、成本低,目前市场上大多数是这一类型的石墨烯。化学法则是利用强氧化剂均匀插入石墨层间,并膨胀把石墨烯一层层分离出来,因此层数少、均匀性高、性能好,但是量产技术要求很高,市场上只有几家公司能批量生产。

 

截止目前,限制石墨烯行业发展做大的三个问题:第一是如何克服高质量石墨烯粉体的制备宏量制备问题;第二是传统的化学方法制备石墨烯粉体会存在严重的水污染等问题;第三是如何在保证高质量石墨烯粉体宏量制备的基础上,有效的控制石墨烯粉体的生产成本,克服石墨烯粉体动辄数百元每克的价格,让石墨烯粉体真正的能应用于工业,制造业,能源存储,医疗保健等各个行业。


03新能源汽车变革 

目前来看,新能源汽车产业已上升至国家发展战略的高度,成为了不可逆的发展方向。2020年,国家出台多项政策鼓励新能源汽车发展,降低了新能源企业的进入门槛,提高了产品要求,完善了强制性标准,延长了新能源汽车财政补贴。而且,特斯拉收购Maxwell让超级电容行业变得万众期待,超级电容器能否打通新能源汽车行业的最后一公里?当前,由于科技和产业变革,新能源汽车已经成为汽车产业转型升级的中坚力量,新能源汽车行业也迎来了前所未有的发展机遇。

政策端:财政补贴大幅退坡,变向提升电动车购置成本。2019年补贴新政相较2018版整体退坡近50%2019年补贴过渡期(3-6月)后,我国新能源乘用车销量呈断崖式下滑。20191-12月度销量同比增速分别

183.5%74.4%100.8%28.3%5.4%97.5%-7.0%-16.0%-33.4%-45.4%-42.0%-16.1%

 

需求端:公共领域电动车需求局部出现饱和。据交通运输部《2019年交通运输行业发展统计公报》披露,截至2019年底全国拥有公共汽电车69.3万辆,其中天然气车占21.5%,纯电动车占46.8%,混合动力车占12.3%,燃油车仅占比19.4%。部分一二线城市,如深圳在201712月就官宣全市专营公交车辆已全部实现纯电动化。

 

04新型电池,能有新的未来? 

据湖南派勒公司总经理雷志才透露,石墨烯应用技术联合实验室主要从事石墨烯量子电池技术的研究应用工作,中南大学方面负责完成石墨烯/磷酸铁锂量子点协同储能材料关键技术上的攻破和性能优化,以及实验室阶段超级电容器和锂离子电池领域的应用开发,完成关键技术材料的中试生产,和关键技术在超级电容器和锂离子电池领域的商业化应用生产及市场推广。

新材料是汽车产业的基础之一,每一次技术的突破,背后一定有材料和工艺的创新与变革。石墨烯拥有推动新能源汽车产业变革的潜质,石墨烯具有高比表面积、最薄、最硬以及良好的力学、导电、导热等优良性能,是极佳的材料选项,可在电动化、智能化、轻量化等方面全方位提升汽车产业。

 

随着5G技术的大规模普及以及芯片工艺的改进,手机朝着高集成化、轻薄化、智能化和多功能化发展,有着更高的散热需求。原来手机大多采用人工石墨片导热,它是以进口的聚酰亚胺膜为原料,高温石墨化处理得到。由于聚酰亚胺膜厚度有限,导致人工石墨片厚度受限,只能通过粘胶多层叠加提升厚度以满足更高的散热需求,厚度和成本均极大提高,而胶的存在又大大降低了导热率。此种情况下,市场上迫切需要更高性能的导热材料。作为导热性最好的石墨烯,以其制成的导热膜在智能手机领域的渗透不可阻挡。

 


05中国新能源汽车全球市场份额被欧盟抢占 

Markline统计,20201-9月全球新能源乘用车(BEV+PHEV)销量为155.9万辆,其中中国、美国、欧盟、日本、其它国家分别销售60.221.260.11.612.9万辆,对应分别占比38.6%13.6%38.5%1.0%8.3%。欧盟地区市场份额20201-9月剧增,从201921.9%直接提升到20201-938.5%,市场份额与中国不相上下;中国地区市场份额从201850.2%下滑到201948.8%20201-938.6%,先发优势在缩小。

 

06派勒创新装备助力石墨烯产品开发 

6.1、超高压均质机 ETH

PUHLER系列超高压均质机是液压增压式均质机,结构稳定、动力强劲,成功的分散需要以针对性的力量来分散团聚颗粒。Eiger Torrent Homogenizer超高压均质机对于即时分散力尤其有效:Eiger Torrent Homogenizer 分散腔体内能源会在压力下转化为高达150-300m/s的线速度。由于Eiger Torrent Homogenizer 分散结构所组成的喷嘴和无限可调节流量的特性,该系统可以轻松地适应于不同状况或构想,可用于脂肪乳剂、脂质体、纳米混悬剂、精细化工、碳纳米管、石墨烯等广泛行业的产品生产阶段。

Puhler Eiger Torrent Homogenizer超高压均质机是由一种正位移、往复运动柱塞型高压泵和一个特殊设计的研磨高压阀所组成。高压泵由三项电机提供动力,驱动皮带和减速箱,使与减速箱连接的曲轴做低速圆周运动,通过曲轴箱把曲轴的圆周运动转换成柱塞的往复运动。配合两组单向阀,给送入Eiger Torrent超高压均质机内的流体施加压力。从而在分散研磨阀里形成一个巨大的压力下跌,流体通过一组可调节狭缝的研磨高压阀,使非均一的产品细度微米化,达到纳米研工艺生产前所需要的效果。在生产过程中用于卧式砂磨机的前端粗磨和分散机的后端均一化,相比起胶体磨和均质机效果大大提高。

Puhler Eiger Torrent Homogenizer 超高压均质机能够处理各种流体:无论流体粘度的高低,有无颗粒;即可工作在腐蚀性的工况,也能够应用在卫生级或无菌型的产品。整机采用不锈钢覆盖设计,符号GMP标准。

Puhler Eiger Torrent Homogenizer 超高压均质机所有的核心部件都是意大利全进口制造,全程质量控制。为了定制产品的保证和部件的全程可追溯性,生产型Eiger Torrent Homogenizer超高压均质机使用最好的材料和名牌的部件加工制造,确保能在工业化大批量的使用环境,在高达45000psi 的压力下连续稳定的工作。

 

产品特点:

1 均质压力:最大设计压力45,000PSI/3,103Bar/310MpaPLC操作控制。

2 均质流量:最大流量150L/min(具体参数可咨询型号)

3 最小样品量:400ml

4 卫生级别:FDA标准认证,接触物料部件的材质都是经FDA认可的316L17-4不锈钢、碳化钨、聚四氟乙烯、聚乙烯和氧化锆。

5 温度控制:卫生级换热器有效控制物料温度。

6 安全性:液压式动力传输,结构经久耐用。

7 进料方式:可选进料泵、压力罐连接进料口或用料斗直接进料。

8 模块化:配合物料特性选择YZ型不同孔径的喷嘴,可将乳剂、脂质体和固液混悬液粒径均质到100nm以下,也可用于生物细胞破壁。

 

6.2MORPH KDP? 60H荣耀·双驱动纳米砂磨机

MORPH KDP? 60H采用了由MORPH KDP? 60H纳米级动态分离式砂磨机奠定的许多创新专利技术,其原理是将动态分离器从原来的研磨转子结构中分离出来,通过独立驱动装置实现研磨转子及动态分离系统分别驱动及控制。MORPH KDP? with Honor系列荣耀·双驱动纳米砂磨机的研发,使原来的定制化工艺生产迈向智能化工艺生产,实现了生产工艺的柔性化设计,即用户通过简单调节研磨转子及动态分离器的运行参数就可解决不同产品的生产工艺调整,操作简单、快捷。除此之外,

MORPH KDP? with Honor系列也解决了砂磨机对研磨介质的选择范围限制问题,通过专利设计的动态分离系统实现0.03mm的锆珠在砂磨机上的应用,从而为实现高效的纳米级分散奠定了基础。因此,MORPH KDP?系列纳米级动态分离式砂磨机不仅仅是一款纳米级砂磨机,它是一款真正意义上的通用砂磨机。它是专门为湿法研磨、分散工艺打造,特别是为纳米范围内的“温和分散”而设计的,是纳米研磨技术一次质的飞跃,有效地保证长时间连续稳定运行,为行业提供更经济的纳米研磨技术树立了新的标杆。

 

 

传承与进化

MORPH KDP?with Honor 是在分离系统MORPH KDP?上做了进一步的研发,采用革命性的智能化设计语言。具体说是特殊设计的大流量无筛网离心式料珠分离系统之HDS:(Honor Dynamic Seperation System,发明专利号: CN.204996494UCN.204953022U),最小可以使用0.03mm的研磨介质,搭载全新的拼装式销棒研磨系统MDC:(Multiple-zone Dynamic Classifier,发明专利号:CN.104226427A)是专为单一和多通操作的高功率输入设计的,是纳米研磨技术和动态分离技术的经典结合。

由于分离装置由空心的传动轴单独驱动,分离装置旋转时产生强大的离心力把研磨介质即锆珠及较粗颗粒的物料向外抛甩,可有效防止锆珠从开口处进入分离通道。而细小颗粒的物料在压力作用下可以克服离心力从分离器开口处进入分离通道,由于密度的不同,当待分离的两相混合液以一定压力从旋流器装置周边切向进入旋流器内后,产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒与细颗粒之间存在粒度差,其受到离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同,受离心沉降作用,大部分粗颗粒经旋流器底流口排出,而大部分细颗粒由溢流管排出,从而达到分离和分级目的。即使使用极其细小的研磨介质也非常可靠。解决了微珠研磨时,珠料分离和堵筛网等问题,可使出料更稳定、更畅通、更高效。


07应用领域 

氧化铝隔膜、钛酸锂、磷酸铁锂、石墨烯、硅碳、碳纳米管、其它纳米材料。

 

大客户经理向红萍带领大家近距离感受石墨烯终端产品和创新设备

 

08客户验证 

石墨烯涂料研磨分散机通过客户的验证

派勒依托中南大学为技术支撑,并在长沙共建实验室,主要从事新能源汽车动力电池材料、石墨烯及其衍生产品的研发和应用实验,在石墨烯制备生产及应用研究领域开展了许多开创性的工作。其石墨烯材料的规模化制备技术于201911月顺利通过省科技厅科学技术成果鉴定,鉴定委员会一致认为该成果技术水平达到国际领先。

 

 

石墨烯中缺陷密度和氧化石墨烯氧化度随球磨时间的变化

aBMG_30的低倍率TEM图像,(bBMG_100的低倍率TEM图像,(cBMG_100的高分辨率TEM图像。

 

a) 从球磨石墨中获得的XRD曲线, (b)球磨石墨颗粒中晶粒尺寸和晶面间距的变化

 

09锂电设备企业开启向上之路 

广东派勒智能纳米科技股份有限公司创立于20079月,并于201512月成功股改,并计划申报科创板上市。公司总部位于广州,是一家专注于混合分散技术、均质乳化技术、干法破碎技术、湿法研磨技术、纳米颗粒制备工程技术、分离及分级技术、智能制造技术、电气科技领域内的技术开发、技术转让、样机制造;从事高端装备与智能制造产业、新能源和新材料成套生产线、在线式锂电池浆料(LIB) 成套生产线、数字化和智能化工厂柔性生产线(FMS) 的咨询、研发、设计、制造、销售、调试安装及配套售后服务的整体解决方案的高新技术企业。

派勒智能具有深厚的研发创新实力、强大的人才团队及丰富的项目实施经验,多年来,始终秉承“创新引领”的核心价值观和经营理念,坚持以技术创新为引领,通过持续研发投入,取得了丰硕的技术研发成果,其中发明专利130多项目,并获得国家、行业与市场的广泛认可。在新能源锂电材料、大化工产业、大健康产业、3C数码等领域积累了大量全球知名客户。始终聚焦于客户需求,通过与客户深入沟通,充分了解和挖掘客户需求,助力客户在其专业领域打造核心竞争力。

 

2021,锂电装备企业正面临大好发展机遇。一方面,为抢占市场份额,下游电池企业扩产产能大幅度上升。去年年初,宁德时代一份200亿大手笔募资预案拉开了整个锂电产业的扩产序幕。2021年以来,据起点大数据统计,国内动力电池相关扩产项目已超10起,涉及金额超过690亿元,预计将新增近200GWh产能。

另一方面,随着市场对高性能、高品质、高性价比锂电池需求的提升,提高电池的智能制造水平成为行业发展的一项关键任务,在政策与市场的推动下,动力电池龙头企业掀起智能化制造潮流,这也倒逼锂电设备企业在产品及生产工艺上创新升级。派勒在此前提下通过与客户共同开发模式研发出“智能化程度高、研磨分散效率高、粒径分布均匀、安全性能好”的双驱动棒销式纳米砂磨机,成为最早将纳米砂磨机成功在锂电浆料“产业化”的企业之一,并连续7年出货量位列中国第一。

未来,派勒将充分发挥自身雄厚的新能源材料分散和研磨技术研发和创新实力,全力支持新能源、新材料实现更环保、更可持续的高效发展。同时也将深化与校企合作,共同彰显作为行业引领者的责任与担当,怀着积极应对气候变化、走绿色低碳发展道路的坚定决心,以实际行动带头推动物流电动化进程,为实现创造一个“更美好世界”,打造更“美好生活”的目标共同努力。


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