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新材料及其应用

高品质石墨烯批量化制备与石墨烯基超级电容器技术

1、高品质石墨烯批量化制备技术:突破石墨烯批量化制备关键技术,完成高品质石墨烯的吨级工程化放大,形成10吨级成套工艺技术包。2、石墨烯基超级电容器储能技术:基于先进石墨烯材料,秉持“料要成材、材要成器、器要成用”的研发理念,通过石墨烯复合电极材料开发、超级电容器组装与应用示范,打造石墨烯储能应用创新链。 中科院煤化所自2007年在国内较早启动石墨烯研发,2009年成为国际首批科研级石墨烯供应商,注册商标炭美®(CarmeryTM)。2013年,在太原市科技局一流自主创新基地重大专项的支持下,与晋能集团合作,投资2000万共同开发石墨烯规模化制备技术,在煤化所小店基地建成吨级石墨烯中试示范线,具备了石墨烯系列材料的稳定供应能力。其中,石墨烯粉体比表面积达600-1000 m2/g,灰分低于0.1 wt%,成本从每克数百元降至10元以下。经清华大学和中科院电工所第三方评测,产品指标在国内遥遥领先,引领了高品质石墨烯制备技术。在此基础上,开发了10吨级石墨烯生产工艺软件包,为石墨烯产业化奠定了坚实基础。2016年通过山西省科技厅组织的成果鉴定,煤化所石墨烯制备技术达到国际先进水平。 除了规模化生产技术,煤化所还积极布局石墨烯储能和功能材料等下游应用研发。在储能方面,2014年与山西三维集团合作,共同承担了山西省煤基重大科技攻关专项(MC2014-01),建成国际先进的储能器件组装中试平台。开发了绿色环保、低能耗的水系电极制备工艺,解决了一直以来困扰石墨烯应用的分散问题,掌握了石墨烯电极浆料制备技术,成本降低25%。突破电极材料可控涂布技术,形成高质量极片,研制了大功率柱状和叠片式电芯,为石墨烯超级电容器示范应用提供了保障。所研制的石墨烯超级电容器可实现大功率(>7kW/kg)、快速(2分钟内)充放电,同时具有循环寿命长(>20万次)等优点。 应用领域:石墨烯超级电容器可推广应用于纯电动公交车、混合动力汽车和轨道交通能量回收等领域,同时作为有功补偿和能量储存元件,应用于光伏等新能源并网、风电变桨及智能电网等领域