《石墨烯的宏量制备及其在锂离子电池中的应用》

石墨烯的宏量制备及其在锂离子电池中应用项目是山东玉皇新能源科技有限公司根据市场情况所自主设立的科研项目,主要目标有两个,一是实现高品质石墨烯材料的规模化生产,二是石墨烯在锂离子电池中的应用。

项目自2014年2月开始实施,开发了制备石墨烯粉体材料的新方法-“磷酸密闭法”,解决了高品质石墨烯材料规模化生产的技术问题,建设中试生产线及石墨烯生产车间,2015年底,产业化车间建成并实现了石墨烯批量化的生产。在项目建设期间,石墨烯应用于锂离子电池的相关研发同时进行并取得了突破性的进展,开发了石墨烯导电浆料制备技术、石墨烯涂层铝箔涂覆技术和石墨烯复合锂离子电池三元正极材料技术等关键技术,制备出石墨烯基锂离子电池。2016年初,公司开始实施石墨烯大规模应用于锂离子电池方面的研究工作,并建成了石墨烯基锂离子动力电池生产线。

项目实施期间,申请石墨烯材料相关专利17项,授权14项。陆续开发了氧化石墨烯粉体、氧化石墨烯浆料、石墨烯粉体、石墨烯功能浆料、石墨烯基锂离子电池等多种产品,公司的石墨烯粉体的电导率在15000S/m以上,比表面积在400m2/g以上;石墨烯浆料的分散性和稳定性好,超过3个月不团聚不沉降。

公司以新型石墨烯材料为基础,依托公司的创新机制,并在国家新能源产业配套政策的大力支持下,开发出了EV10Ah(容量型),HEV10Ah(倍率型)等型号石墨烯基锂离子动力电池,这2款石墨烯基锂电池已通过北京201所检测认证,拥有的石墨烯锂电池生产线可供1000辆新能源汽车动力电池需求。开发的石墨烯锂电池15分钟可充电80%,能量密度达到210Wh/kg,相比市售的主流动力电池存储电量提升15%。

新能源汽车的环境使用温度变化大,项目开发的石墨烯基锂离子电池可适应-30℃至60℃环境温度下放电,内阻降低较多(降低15%),低温特性保证了新能源汽车可用于北方等寒冷天气,内阻降低可以降低电池在使用过程中的发热,提高电池的寿命,增加了电池的安全性能。该产品具有能量密度高、充电速度快、循环寿命长、安全性能好等优势,成为业界的技术领先者。

产品正在进行前期的市场推广工作,已累计实现销售额3500万元,市场反馈情况良好,中远期预计可实现销售收入4.5亿元,利润5000万元/年。

公司已建成年产3吨石墨烯粉体生产线、年产2000万千瓦时石墨烯基锂离子电池中试生产线。此外,公司2017年投资6.13亿元,新建了一条年产5亿瓦时石墨烯高端动力电池生产线,可实现年产值10亿元,现已正式投产运行。

该项目属于高科技的新材料新能源行业,契合山东省新旧动能转换政策方向,发展绿色能源产业代替原有的高耗能、高污染的传统能源,促进社会的发展与进步。该项目的建设,对改善当地地区城市的结构和功能,优化产业布局,实现工业经济、农村经济、旅游经济、高新技术产业的联动,形成大都市经济形态,都有重要的战略意义。项目实施可增加就业100余人,缓解就业压力,带动当地其他产业发展,有利于提高本地居民的生活水平。

成果说明

目前,山东玉皇新能源科技有限公司2015年底建成一条年产3吨的石墨烯粉体生产线、一条年产2000万千瓦时电芯中试线,2016年底建成一条年产5亿瓦时的石墨烯锂离子动力电池生产线,可实现年产值10亿元,现已正式投产运行。本项目产品石墨烯和石墨烯基锂离子动力电池,依托公司现有生产线进行生产,2017年产出石墨烯粉体0.2吨,应用于石墨烯基电池250万安时;2018年产出石墨烯粉体2.5吨,应用于石墨烯基电池2917万安时。 项目产品石墨烯基锂离子电池能量密度和功率密度分别达到120Wh/kg、4800W/k

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