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北京亦庄:经开区破题高品质石墨烯量产难

北京亦庄:经开区破题高品质石墨烯量产难

本报讯(融媒体中心记者 田艳军)有工业维生素之称的石墨烯,应用在锂离子电池上可提升电池容量、充电速度,添加在橡胶里制作轮胎,可解决特种车辆导静电难题……近日,在区内企业北京玖星智能科技有限公司(以下简称“玖星智能”)了解到,其采用微波技术开发出石墨烯制备装备,可批量化生产纯度为99.5%的石墨烯,破解了高品质石墨烯批量化生产的行业难题。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。 从“工业味精”到“工业维生素”,随着相关行业领域对石墨烯认识的加深,众多研究机构、企业投入到石墨烯的研究开发之中。然而,高品质石墨烯制备工艺无法实现批量生产,批量生产出来的石墨烯纯度不高,仍然是行业痛点。

“石墨烯制备几种主流工艺,都显露出这样的问题。”玖星智能公司总经理陈昂分析说,氧化还原这种石墨烯制备化学工艺,是批量化生产的主流工艺,虽然可实现年产百吨,但生产使用的强酸强碱试剂价格高,污染严重,带氧原子的附着也使得产出的石墨烯纯度不高。气相沉积法、机械剥离法等石墨烯制备工艺,可生产高纯度石墨烯,但无法实现批量生产,只能在实验室中应用。

玖星智能石墨烯制备技术开发团队聚集了国内顶尖的材料研究专家和微波设备开发专家组成,从2012年开始研究微波法石墨烯制备技术。在真空、高压的制备环境中,利用微波发生器精准发出微波,1秒内将石墨烯原材料轰击成碳原子,在经过后工序将碳原子重新排列生成石墨烯产品,几年来,玖星智能团队开发出这样的石墨烯制备技术及产线产品。

无锡国家石墨烯检测中心对玖星智能微波技术石墨烯生产线的验证报告中显示,其生产出的石墨烯纯度达到99.5%,按照碳原子排列层数划分,10层以上为石墨粉,10层以下为石墨烯,而该生产线产品为3-6层,具备优异的光学、电学、力学特性,产品片径仅有几纳米,达到石墨烯产品最高等级量子点的标准。

“不仅品质高,还能批量化生产。”陈昂说,利用其他物理制备工艺,每天可生产几平方米的高品质石墨烯,每克石墨烯价格达到上百元,利用玖星智能微波技术石墨烯制备工艺,每个小时可生产1公斤高品质石墨烯,由于生产成本较低,每克价格拉低到10元以下,为下游大规模应用创造了条件。这种纯物理制备工艺,也避免了化学制备工艺的环境污染问题。

当微波法石墨烯制备技术具备了成果转化条件后,玖星智能选择到高端产业聚集、产业发展环境优势明显的经开区落户。从去年中旬落户入区后,累计签约订单额已经达到1.2亿元。其中两条年产10吨的微波法石墨烯生产线已经落地到客户企业,销售额达5000万元,另一个石墨烯生产线建设项目预计于明年3月完成,累计销售额可达1亿元。

“突破了石墨烯制备这个关键环节,将迎来下游应用市场的爆发。”陈昂预判,未来几年,锂离子电池研发制造、改性橡胶材料研发生产等多个领域将迎来石墨烯应用的市场爆发,特别是锂离子电池,负极材料添加石墨烯材料,电池导电活跃程度更高,充电速度可提升到15分钟内充电80%,电池能量密度可从200千瓦时/公斤,提升到300千瓦时/公斤,政策续航里程将超过燃油车。其中一个领域石墨烯应用市场爆发,都将带动玖星智能快速发展。当前,玖星智能一面制造供应石墨烯生产线,一面与客户企业协同探索推进下游行业石墨烯应用,储备经验及技术,力争成为石墨烯领域的整体解决方案供应商。

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