石墨负极材料

p 　　中国石墨粉体与负极材料大会· 2018鹤岗 /p p 　　China Graphite Powder and Negative Material Conference /p p 　　2018年9月8日-10日 /p p 　　黑龙江鹤岗九州大酒店 /p p 　　东北这片肥厚的黑土地，不仅是与人参与鹿茸的故乡，还盛产亮闪闪的鳞片石墨。 /p p 　　它是极佳的锂离子电池负极材料，不仅能够延长电池使用时间，促使电压平稳，增强导电率，还可降低电池成本。难怪，全国70%的天然石墨负极材料都来自鳞片石墨的主产区——黑龙江鹤岗。 /p p 　　这个初秋，我们将会同全国石墨粉体和负极材料的从业者，集结鹤岗，探讨一些行进中的矛盾以及关于未来的可能。电池能量密度到上限了么?矿产开发总是不可持续么?要提升导电性就得增加成本么?石墨提纯非要和环境为敌么? 石墨球化意味着浪费么? /p p 　　我们期望促成一场学术前沿和产业实践者的对话，一次技术脉冲与市场回响的碰撞，赋能、生态、协作、适用，用技术变革推动产业升级与创新。未来已来，我们邀您共同见证。 /p p 　　中国石墨粉体与负极材料大会· 2018鹤岗 /p p 　　China Graphite Powder and Negative Material Conference /p p strong 　　一、主题 /strong /p p 　　赋能 生态 协作 适用 /p p 　　Enabling, Ecology, Coordination & amp Appliance /p p strong 　　二、时间地点 /strong /p p 　　(一)时间：2018年9月8至10日 /p p 　　(二)地点：黑龙江鹤岗九州大酒店 /p p 　　三、组织机构 /p p 　　(一)指导单位：中国建筑材料联合会 /p p 　　(二)主办单位：鹤岗市人民政府、中国建筑材料联合会粉体技术分会、中国石墨产业发展联盟 /p p 　　(三)协办单位：国际粉体检测与控制联合会、清华大学粉体工程研究室、日本粉体协会、中国非金属矿工业协会、中国塑料加工工业协会、黑龙江石墨产业协会、鹤岗市石墨产业发展联盟、中国有色金属学会铝用碳素分会 /p p 　　(四)支持媒体：小颗粒大世界、仪器信息网、矿材网 /p p 　　(五)承办单位：长兴清华粉体及新材料工程中心有限公司 /p p 　 strong 　四、会议专注点 /strong /p p 　　(一)矿产资源合理开发利用，可持续发展 /p p 　　鹤岗市拥有丰富的石墨资源，大规模的开采，势必会导致矿产资源的浪费和环境生态问题，阻碍石墨产业的可持续发展。通过研讨会探讨矿产资源规划、高效采选，特别是在锂电伏击深加工，调控矿产资源保护与合理开发、综合利用的方式。 /p p 　　(二)石墨产品精细化、功能化发展方向 /p p 　　通过分析国内外石墨行业精细化、功能化产品的现状、市场需求和市场预测，确定石墨产品精细化、功能化发展规模和方向。议题包括超细分散与高均匀度混合、石墨烯类微量导电剂的高均匀度混合、石墨高温纯化与碳材料石墨化、包覆负极材料的碳化等。 /p p 　　(三)石墨产业装备先进节能、智能化方向 /p p 　　通过分析国内外石墨行业中高效节能设备的应用和开发情况，以及整个产业智能化应用程度，构建石墨产业装备选型和智能化发展方式。探讨耐磨陶瓷为结构件的粉体加工装备、气流磨节能与超细沥青粉体制备、纳米硅粉体材料的制备、加工过程智能化与质量稳定性改善等问题。 /p p 　　(四)新型石墨粉体材料制备与检测分析 /p p 　　随着电池容量和性能的提升，电池粉体产品性能和中间产品的品质控制，成为企业质量控制的关键。探讨议题包括：标准粉体的使用与检测准确性分析、超微细氧化铝粉体制备及其改性锂电隔膜的性能研究、电池(粉体)材料的检测技术与应用等。 /p p 　　(五)推动鹤岗石墨工业打造城市“新名片” /p p 　　通过大会影响力吸引资金和企业，推动鹤岗市石墨新材料产业园区建设和产业发展壮大。探讨如何依托鹤岗市石墨产业基础，逐渐建立石墨产业交易平台，拓展多层交易模式，促进国际产品交易等话题。 /p p 　 strong 　五、部分嘉宾及报告主题 /strong /p p 　　· 《鹤岗市石墨新材料产业园区规划》和《招商引资政策》推介 /p p 　　· 《粉体技术在天然石墨新材料中的作用》沈万慈 清华大学材料学院教授 /p p 　　· 《我国石墨产业现状及发展建议》王文利 中国非金属矿工业协会专职副会长兼秘书长、教授级高工 /p p 　　· 《石墨球形化技术进展》盖国胜 清华大学材料学院教授 /p p 　　· 《锂离子电池隔膜与铝塑封装膜行业2018年发展分析》孙冬泉中国塑料加工工业协会副秘书长 /p p 　　· 《超细研磨技术与锂电池产业》李强 华东师范大学化学与分子工程学院教授 /p p 　　· 《超高能量硅碳负极材料》唐有根 中南大学化学电源与材料研究所所长 /p p 　　· 《石墨烯改性锂离子电池负极材料研究》温广武 山东理工大学材料科学与工程学院教授 /p p 　　· 《天然石墨深加工技术研究现状》申士富 北京矿冶研究总院教授 /p p 　　· 《晶质石墨层压粉碎-分质分选技术》刘磊 中国地质调查局郑州矿产综合利用研究所副研究员 /p p 　　(持续更新中) /p p strong 　　六、 参会对象 /strong /p p 　　1、拟邀工信部、中国建材联合会、黑龙江及鹤岗市相关部门领导 /p p 　　2、锂电池生产、研发、锂电设备及锂电池下游应用厂商等企业相关人员 /p p 　　3、正负极及隔膜等材料(石墨烯、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、石墨、纳米硅、氧化铝等)的生产企业相关人员 /p p 　　4、粉碎、分级、检测、干燥、整形、除尘、混合装备等企业相关人员 /p p 　　5、科研院所和高校相关专业人员。 /p p strong 　　七、会议费用 /strong /p p 　　(一) 会议注册费用 /p p 　　非协会会员代表1500元/人，8月15日前完成完成注册及汇款代表可享受优惠1200元/人 /p p 　　协会会员代表1000元/人 /p p 　　鹤岗地区企业代表600元 /p p 　　(注册费包含餐费、资料费及会务会，不包含酒店住宿费用)。 /p p 　　(二)展位费用 /p p 　　6000元/个，含展位一个、桌椅各1个、大会代表资格2人。 /p p 　　展位费用须于8月30日前汇款确认。 /p p 　　(三)晚宴、现场印刷产品等赞助详情请咨询会务组。 /p p 　　(四)汇款单位及账号： /p p 　　账户名称：长兴清华粉体及新材料工程中心有限公司 /p p 　　开户行：中国工商银行股份有限公司长兴县龙山支行 /p p 　　银行账号：1205 2704 0920 0017 997 /p p 　　商务合作： 彭女士 010-62771473 18500079538 /p p 　　会务联系： 王先生 010-62771473 13001015696 /p p 　　电子邮箱： huiyi1@chinapowder.com /p p /p

据报道，美国科罗拉多大学研究人员日前成功合成出石墨炔，此项成果或为电子、光学和半导体材料研究开辟全新的途径。事实上，石墨炔的合成研究一直是科学家们孜孜以求的目标，早在2010年，我国的李玉良院士团队就在世界上首次合成石墨炔。我们很多人都听说过大名鼎鼎的石墨烯，也知道2010年的诺贝尔物理学奖就是颁发给了石墨烯材料的研发者。石墨炔与石墨烯，仅一字之差，它们之间是否存在某种联系？石墨炔能否和石墨烯媲美？这里我们就来深入了解一下。21世纪是石墨烯的世纪　　让我们先从更早出世的石墨烯说起。　　听上去，石墨烯和石墨似乎有着某种联系，事实也确实如此。石墨烯和石墨、金刚石、碳60、碳纳米管等都是碳元素的单质。它们都是碳家族的一员，互为同素异形体，含有碳元素但具有不同的排列方式，从而表现出不同的物理性质。　　比如金刚石（钻石的原身），它呈正四面体空间网状立体结构，碳原子之间形成共价键；当切割或熔化时，需要克服碳原子之间的共价键，由于金刚石中所有的价电子都参与了共价键的形成，没有自由电子，所以金刚石不仅硬度大，熔点极高，而且不导电。　　石墨是片层状结构，层内碳原子排列成平面六边形，每个碳原子以3个共价键与其它碳原子结合，而层与层之间的距离则比较大，层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。天然石墨耐高温，热膨胀系数小，导热、导电性好，摩擦系数小。铅笔之所以在纸上轻轻一划就会留下痕迹，正是这种松散堆砌的结果。　　石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，可以说石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至几十层的石墨烯。　　换句话说，把石墨一层一层地剥下来就是石墨烯了。从力学性质上说，石墨烯同石墨一样，其各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。　　科学家已经证实了石墨烯是目前世界上已知的强度最高的材料，比钻石还坚硬，是世界上最硬的钢铁强度的100多倍。瑞典皇家科学院在颁发2010年诺贝尔物理学奖时曾这样比喻：“利用单层石墨烯制作的吊床可以承载一只4千克的兔子”。有人这样引申说，由于石墨烯厚度只有单层原子，透光率高达97.7%，因此如果真有那样的吊床，它不仅对于肉眼，甚至对于很多仪器来说都是不可见的，我们看到的将是一只悬停在半空中的兔子。还有估算显示，如果重叠石墨烯薄片，使其厚度与食品保鲜膜相同的话，便可承载2吨重的汽车。　　从热电性质上来说，在石墨烯的“二维世界”里，电子运动具有很奇特的性质，即电子的质量仿佛是不存在的，其传导速度可达光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。加上石墨烯结构在常温下的高度完美性，使得电子的传输及对外场的反应都超级迅速，这使得石墨烯具有超常的导电性和导热性。　　而且更重要的是，石墨烯还可以用来制作晶体管，由于石墨烯结构的高度稳定性，这种晶体管在接近单个原子的线度上依然能稳定地工作。若是用石墨烯来替代硅生产超级计算机，计算机的运行速度将会比现在快数百倍。因此很多人相信，石墨烯将会成为硅的接班人，引领技术领域一个新的微缩时代的来临。　　除了具有超高的强度和韧性外，石墨烯几乎是完全透明的，即使是最小的单分子原子（氦原子）也无法穿过，只吸收2.3%左右的光，还有不透水、不透气以及抵御强酸、强碱的能力，这使它有可能成为制作保护膜的理想材料。石墨烯既能导电又高度透明的特点，使得它非常适合作为透明电子产品的原料，例如触摸显示屏、太阳能电池板的原料等。　　研究人员利用锂离子可在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新型储能设备——微型石墨烯超级电容器。这种装置的充电或放电速度比常规电池快100倍到1000倍，能在一分钟内给手机甚至汽车充满电。　　正因如此，所以有人说，如果20世纪是硅的世纪，那么21世纪就是石墨烯的世纪。　　2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈海姆和康斯坦丁诺沃肖洛夫，在实验中成功地从石墨中分离出石墨烯。2010年，两人因此共同获得了诺贝尔物理学奖。“下一代奇迹材料”石墨炔　　石墨烯已经如此神奇了，那么石墨炔呢？它有什么不一样的神奇之处吗？　　石墨炔和石墨烯一样，也是只由碳原子构成，也是只有一层原子厚度的二维晶体。不同的地方在于，石墨烯的平面原子结构是六边形，也被称为蜂巢晶格结构；而石墨炔的平面原子结构则能具有数种不同的二维结构，其理论上能以无数种形态存在，目前已经至少有6种石墨炔异构体被报道。　　正是因为拥有异构体结构，石墨炔具有某些独特的电子传导、力学和光学特性。此外，石墨炔还天生具有电荷载子，不像石墨烯需要额外掺杂，因此能作为制作电子元件所需的半导体材料。　　早在1968年，理论化学家鲍曼就通过理论计算证实了石墨炔结构的存在。但要想在实际中合成制备出石墨炔，还面临着很多巨大的困难。我们可以这样理解，石墨烯的平面碳原子结构和石墨的单层平面碳原子结构毕竟是相同的，因此合成制备石墨烯还可以以石墨为抓手，而合成石墨炔的难度显然是更大了。　　科学家们一直在为此不懈努力。在2010年，中科院化学所李玉良院士团队在石墨炔研究方面取得了重要突破，在世界上首次合成了石墨炔，开辟了碳材料的新领域。李玉良和他的团队从20世纪90年代中期开始探索平面碳的合成化学研究。在石墨炔的合成中，他们从源头的分子设计开始进行研究，渐渐地试着合成一些分子的片段。直到有一天在阅读文献的过程中，李玉良研究员突然联想到了一种化学的方法有可能使石墨炔大面积成膜。他们在铜片表面上通过化学方法原位合成石墨炔并首次成功地获得了大面积（3.61平方厘米）碳的新的同素异形体——石墨炔薄膜。　　今年5月9日发表在《自然合成》上的研究论文，则在石墨炔合成制备上提供了一个新的途径。此文通讯作者、科罗拉多大学波尔德分校化学教授张伟和他的团队，通过使用被称为炔烃换位反应的有机反应过程中，在热力学和动力学的控制下重新分割或切割和重组烷基化学键，也成功地制作出石墨炔。　　石墨炔被誉为是最稳定的一种人工合成的二炔碳的同素异形体。由于其特殊的电子结构及类似硅的优异半导体性能，石墨炔有望广泛应用于电子、半导体领域。　　锂在石墨中的扩散方式是面内扩散，也就是层间扩散。与石墨不同的是，石墨炔同时有二维平面结构和三维孔道结构，锂在其中有面内和面外两种扩散方式，这使得石墨炔在锂离子电池方面具有很好的应用潜力。石墨炔是一种理想的储锂材料，可以作为锂离子电池的高能量密度存储的负极材料。科学家也预测它在新能源领域将产生非比寻常的影响。　　石墨炔这种材料或许还有一些令人意想不到的神奇功能。据2020年发表在《科技日报》上的一则报道，山东理工大学低维光电材料与器件团队发现，石墨炔具有优异的紫外非线性特性，可以“恰到好处”地吸收紫外线。相关成果发表在国际知名期刊《纳米尺度》上。所谓紫外非线性材料，就是能够在紫外线强度比较低的情况下允许其通过，但若紫外线强度高于某一阈值，那么该材料就会神奇地将超额的紫外线阻挡住，形成对生物细胞的保护，从而使其成为理想的紫外防护材料。　　英国《纳米技术》杂志曾这样评价：“石墨炔是未来最具潜力和商业价值的材料之一，它将在诸多领域得到广泛的应用。”　　在合成石墨炔领域，我国科学家有着开创性的成果。而要获得大规模工业制备石墨炔的方法，还需要全球科学家们付出更多艰苦的努力，前景令人期待。

锂离子电池是一种以嵌锂化合物为正负极材料的二次电池，在充放电过程中，锂离子在两个电极间往返脱嵌和嵌入。目前主流的锂离子电池负极材料是天然石墨与人造石墨。在锂离子电池研发与生产过程中，需要对石墨负极的导电性进行分析。 原子力显微镜可以在获得高分辨形貌图像的同时获得表面电流分布图，因此被广泛应用于分析石墨负极材料微观结构与导电性。对于原子力显微镜而言，传统的电流模式是基于接触模式进行的。当样品表面非常不规则，表面粘度高或者有较强的毛细力时，由于探针针尖此时受到与扫描方向相反的外力较大，探针无法保证垂直于样品表面，因此电流的测量会产生很大的误差。 岛津尝试用独特的ZXY扫描技术对电流分布进行测量，在每一个测试点，探针均处于垂直运动状态，因此它可避免那些影响其测试状态的外力的干扰。 因此，使用ZXY扫描技术对石墨负极进行表面电流分布测试，可以获得更真实更清晰的图像。制备模拟电池电极的石墨样品，该样品是将石墨和树脂用模具定型，然后加热烧结，最终用油浸制。这样制备的样品可以模拟真实的石墨负极。 用ZXY扫描技术同时获取石墨负极表面形貌图像和表面电流分布图像如下。左图为表面形貌图像，可清晰观察到石墨的鳞片状结构，右侧的表面电流分布图像可观察到同一区域的接触电流分布。在表面形貌图像中，可以观察到表面上分布着不规则的高约1.5 μm 的鳞片石墨。在以往的接触模式下，如果样品的表面起伏超过1μm，就很难测量电流，但使用ZXY扫描技术可以进行高分辨的观测。 而且在扫描技术下，除了可以同时获取表面形貌图像，还可以获得多种互不影响的表面属性分布。在对石墨电极进行测试时，可设定同时获得表面形貌图像，表面电流分布图像和表面力学属性分布。 扫描模拟石墨负极表面5 μm的区域，获得以下图像。4幅图像分别为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）、表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）、表面电流分布图像、表面吸附力分布图像。 在前2幅图中，虽然都是表面形貌图，但有明显不同。这是因为第1张图为探针接近样品表面刚刚获得力反馈信号时的位置，第2张图为探针达到设定的斥力时的位置。在两幅图相同位置的剖面线叠加分析。 从上图中可见，底部的黑色区域为样品的固体，白色虚线为表面形貌图（探针到达设定斥力的形貌面）的剖面线，也是石墨的真实表面。而蓝色虚线为表面形貌图（探针最初检测到力的形貌面）的剖面线。白色虚线和蓝色虚线中间区域内，探针检测到的力为吸引力，可判断产生的原因是样品表面的油。因此第1张图和第2张图的差别区域就是油吸附的区域。 更有趣的是，在电流分布图的剖面线中，发现电流也会因油层的存在随高度发生变化。如下图所示。电流的变化有些地方和油层的分布非常吻合，有些地方则不相同。 比较同一个点的力-距离曲线和电流-高度曲线，如下图。可见吸引力位置（油层区域）和电流高度变化区域间的相关性。 由以上数据可推断，电流的变化和油层的分布不吻合的区域，是因为表面覆盖有电阻很大的树脂，而电流的变化和油层的分布吻合的区域，则是因为油层的电阻小于树脂，提高了导电性。 综合本次测试的数据，可以发现，ZXY扫描技术不仅有效提高了对电流的检测分辨率，而且可对样品表面的各种属性进行统一分析，更有助于真实判断样品的性能及影响因素。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。