DOCX《专家推荐国家技术发明奖项目公示》

第二,突破了氧化石墨热剥离制备石墨烯的高温技术瓶颈,将所需的1000℃高温通过引入负压成功降低到200℃,获得了高品质石墨烯.其技术成果在内蒙古瑞盛新能源公司成功实现转化,推动了国内高端石墨产品的开发. 基于项目的技术突破,获得了三个系列的高性能石墨负极材料并成功实现产业化和市场化.第一,获得了具有快充性能和长循环寿命的改性天然鳞片石墨负极材料;

第二,获得了具有快充性能的改性微晶石墨负极材料;

第三,获得了具有高容量和长循环寿命的硅碳复合负极材料;

从而打破了我国石墨市场长期以来被国外高端石墨负极材料垄断的局面. 该项目还延伸到新型石墨烯材料,提出了以石墨烯为新型电池导电剂的应用技术,显著降低了导电剂在电池中的比例,提高了动力电池的能量密度,打破了国内石墨烯产业有产品无市场的局面. 该项目技术发明具有重大科学意义,产生了良好的经济效益和社会效益. 推荐该项目为国家技术发明奖 一 等奖. 项目简介: 该项目属于无机非金属材料中的石墨及碳素制品制造技术. 天然石墨在电子、能源、核能、航空航天及国防等领域具有广泛的应用,是重要的战略物资.我国天然石墨储量、产量均居世界首位,然而,精细加工水平落后,产品附加值低.日美等发达国家基于我国廉价的天然石墨原料,深加工成先进石墨产品,在民用高附加值制品和国防领域形成垄断局面. 为适应新能源存储和电动汽车的发展,高比能、高功率、高安全性和长寿命是锂离子电池的发展方向.石墨作为锂离子电池的主要负极材料,其快速充电性能差、正极材料电子传输性能差成为制约上述性能提升的主要瓶颈.该项目在对碳/石墨相关科学问题长期深入研究基础上,发展了一系列天然石墨精细加工技术,开发了可快速充电的石墨基负极材料和高性能石墨烯基导电剂,打破了我国高端石墨产品匮乏,石墨高附加值加工技术长期被国外垄断的局面,成果成功实现技术转化和产业化. 项目主要发明点:

1、发明了双氧水/浓硫酸共插层天然鳞片石墨改性和微膨化技术,两种插层剂的协同作用显著提高了插层效率,实现了低硫、优质可膨胀石墨的低成本制备;

在此基础上发展了可快速充电、低硫、碳包覆微膨改性石墨负极材料,显著提高了商用天然鳞片石墨负极材料的快速充电性能、宽使用温度范围和循环寿命;

发明了表面碳包覆和间隙碳钉扎层微晶石墨复合改性技术,获得了具有优异高倍率充放性能的微晶石墨负极材料,推动了天然微晶石墨负极的商业化应用.

2、发明了低温负压制备石墨烯的方法,突破了氧化石墨的解理温度阈值,将氧化石墨解理温度从1000℃降至200℃,在200℃的温和条件下实现了高品质、低缺陷石墨烯的低成本、宏量制备;

提出了电极材料-石墨烯 点-面 接触电子快速输运模型,开发了可快速充放电锂离子电池的正极导电剂,可大幅降低导电剂的用量,提高了电池的体积能量密度;

发现了石墨烯对锂离子传输的位阻效应,并针对此发明了多孔石墨烯导电剂和石墨烯/导电炭黑二元导电剂的制备技术,发展了其在不同正极体系(纳米磷酸铁锂、微米钴酸锂和三元材料)中的应用技术........