中國粉體網 石墨烯被譽為“改變21世紀的神奇材料”,且因其獨特的電學,、力學,、熱學和光學性能及較高比表面積,近年來受到極大重視,。歐美各國政府和IBM,、巴斯夫、拜耳,、空客和三星等公司均在積極部署石墨烯及其應用技術研發(fā),。石墨烯還被列入中國新材料產業(yè)“十三五”規(guī)劃,進一步明確了其國家層面的戰(zhàn)略地位,。其中,,石墨烯儲能應用受到格外關注,,有望帶來儲能技術“顛覆性”突破。
2014年,,中科院山西煤炭化學研究所聯(lián)合山西三維集團股份有限公司,通過公開招標共同承擔了“石墨烯儲能-高性能超級電容器技術開發(fā)”煤基低碳重點科技攻關計劃項目,。本項目基于先進石墨烯材料,,秉持“料要成材、材要成器,、器要成用”的研發(fā)理念,,通過石墨烯復合電極材料開發(fā)、超級電容器組裝與應用示范,,打造石墨烯儲能應用創(chuàng)新鏈,。
項目立項以來,煤化所與晉能集團產研合作,,開發(fā)了石墨烯低成本可控生產技術,,突破氧化石墨可控合成、純化和熱還原技術難題,,研制出高效純化和連續(xù)膨化爐等專用設備,。完成噸級中試示范,形成10噸級工藝軟件包,。產品經清華大學和中科院電工所第三方檢測,,石墨烯粉體比表面積 >600m2/g,純度>99.9wt%,,技術指標國內遙遙領先,,引領了中國高品質石墨烯生產技術。同時,,煤化所與三維集團聯(lián)合,,建成國際先進的儲能器件無塵組裝中試平臺。開發(fā)了綠色環(huán)保,、低能耗的水系電極制備工藝,,解決了一直以來困擾石墨烯應用的分散問題,掌握了石墨烯電極漿料制備技術,,成本降低25%,。突破電極材料均勻可控涂布技術,形成高質量極片,,研制了大功率柱狀和疊片式電芯,,為石墨烯超級電容器示范應用提供了保障。所研制的石墨烯超級電容器可實現(xiàn)大功率(>7kW/kg),、快速(2分鐘內)充放電,,同時具有循環(huán)壽命長(>20萬次)等優(yōu)點,。產品將推廣應用于純電動公交車、混合 動力汽車和軌道交通能量回收等領域,,同時作為有功補償和能量儲存元件,,應用于光伏等新能源并網、風電變槳及智能電網等領域,。
本項目的技術突破,,確立了石墨烯儲能技術在國內外的優(yōu)勢地位,為石墨烯從“制造”到相關高性能產品的“創(chuàng)造”形成了良好開端,將助力山西省乃至我國新能源產業(yè)的發(fā)展,。