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推動我國石墨產業轉型升級的科技對策 |
來源:中國粉體技術網 更新時間:2015-01-06 09:03:15 瀏覽次數: |
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(中國粉體技術網/遠志)為了實現我國石墨產業的轉型升級,完成深加工技術的突破,全面提升我國石墨產業的科研技術水平和生產保障能力,建議在以下方面進行重點部署:
1 基礎研究方面
以解決石墨采選、深加工和應用中的關鍵科學問題為目標,開展天然石墨礦物結構與性能、石墨烯的制備與應用、石墨改性等方面的基礎研究,為關鍵技術攻關和新產品研發提供堅實的理論保障。重點研究方向如下:
(1) 天然石墨礦物結構與性能研究。研究天然石墨的地質特征和礦石礦物學,研究天然石墨的礦物結構、雜質元素的賦存規律及其對天然石墨理化性能的影響,研究不同礦物在選礦和深度提純進程中的性狀及其行為,建立石墨工藝礦物學數據庫及工藝礦物學研究方法。
(2) 石墨烯的制備與應用基礎研究。開展石墨烯的特性、生長機理和采用鱗片石墨的規?;苽浞椒ㄑ芯?,突破石墨烯層數控制和理化分離的理論與技術;研究石墨烯的修飾、改性及其功能化原理與方法,研究石墨烯表面缺陷、摻雜、官能團的表征方法和形成機理;開展石墨烯在新型功能復合材料中的應用基礎研究。
(3) 石墨改性的基礎研究。研究石墨在化學改性、層間化合物改性、物理改性等過程中電子鍵合和晶體結構的變化規律,并研究其對改性產物的性能影響機制,突破系列高性能改性石墨材料和新型石墨功能材料制備及應用的關鍵科學問題。
2 前沿技術方面
瞄準石墨提純的節能環保和未來高端應用需求,探索石墨提純的新路徑和新方法,開發高性能石墨/M 復合負極材料、各向同性石墨、浸硅石墨、高性能石墨復合材料,研制相關裝備,提升產業關鍵環節的技術能力。重點研究方向如下:
(1) 高效磁電提純工藝技術。開發石墨射頻介電分選提純技術及配套裝備; 研究石墨聚磁永磁超強磁(3T) 分選提純技術,石墨微波加熱淬火裂解技術及石墨高溫除雜技術,開發配套裝備;研究石墨射頻介電分選提純用介電液體回收技術;建立石墨射頻電選—聚磁永磁超強磁選—微波除雜綜合深加工工藝流程; 研究石墨及其雜質礦物射頻、微波場中介電常數、介質損耗、比磁化系數的測試技術。
(2) 高性能石墨/M 復合負極材料開發。研究石墨/M (包括硅、錫、金屬氧化物等) 復合鋰離子電池負極材料的結構設計、可控制備和改性技術,研制配套的材料制備及電極制作裝備;開發儲能型高能量密度負極材料,動力型高功率密度負極材料,研究提高材料充放電效率和長期循環穩定性、降低負極材料成本的工藝技術,研究石墨復合負極材料與正極材料、復合負極材料與電解液體系的匹配集成技術,開發相關的鋰離子電池制造技術和提高負極材料充放電效率及長期循環穩定性的綜合技術。
(3) 各向同性石墨制備技術及裝備開發。研究天然石墨制備各向同性石墨的技術,突破天然石墨制備各向同性石墨的成型技術和加工技術,開展鱗片石墨和微晶石墨制備各向同性石墨材料的產業化技術研究。
(4) 浸硅石墨制備技術及裝備開發。研究浸硅石墨的規?;苽浼夹g,研究制備工藝對浸硅石墨抗氧化性能、抗熱震性能、摩擦性能及力學性能的影響,開展天然石墨制備浸硅石墨的產業化技術研究,開發配套的生產裝備。
(5) 高導熱/導電/耐高溫石墨復合材料制備技術。研究高導熱/導電/耐高溫石墨復合材料的制備工藝,突破石墨復合材料的界面改性技術和低成本制備技術,開展石墨及其復合材料的異質連接產業化技術研究,建立石墨復合材料導電、導熱、高溫力學等綜合性能評價體系。
3 應用技術方面
以清潔高效加工和搶占高端應用為目標,攻克清潔高效采選、連續提純的技術和裝備,開發高性能膨脹石墨、高端柔性石墨密封材料、動力型鋰離子電池用天然石墨負極材料、氟化石墨、高端金屬/石墨復合材料等產品,推動其在相關行業中的應用。重點研究方向如下:
(1) 石墨礦清潔高效采選技術工藝及裝備開發。開發能耗低、環境友好、生產能力強的綠色保護性開采技術和工藝,研制自動化、大型化的石墨礦專用開采裝備;研究選礦各環節對石墨大鱗片的損害規律,開發高效清潔且能保護石墨大鱗片的浮選技術及工藝,研發全流程自動化綠色選礦系統。
(2) 石墨綜合利用及尾礦資源化利用技術。開發適用于石墨及伴生有價元素綜合回收的新型、高效、綠色藥劑的開發和藥劑配伍技術; 研究石墨尾礦制備新型建材等產業化資源利用技術;研究石墨礦山生態治理與修復技術。
(3) 節能環保型提純技術工藝。開發改進型堿熔法- 混酸法石墨提純工藝及產業化集成技術,研制配套的高效清潔提純關鍵裝備; 研究天然石墨微波化學提純技術,中低溫物理化學提純技術,開發石墨提純新工藝;研究高溫提純爐的加熱、爐體材料、雜質分離等關鍵技術,研制配套的大型連續式提純關鍵裝備。
(4) 高性能膨脹石墨制備與應用技術。開發低硫高抗氧化可膨脹石墨的制備技術及工藝,研制新型可膨脹石墨生產設備; 研究細粒膨脹石墨的制備技術,開發使用細粒膨脹石墨的系列阻燃材料; 研究膨脹石墨吸附材料制備技術,開發用于油污處理、污水凈化等民生領域的吸附材料,研制能夠現場生產吸附材料的可移動裝備。
(5) 高端柔性石墨密封材料研究。開發高強型、高導熱型、緩蝕型、超薄型、高純型、高導電型等系列高端柔性石墨密封材料制備技術、工藝及生產裝備; 制定不同用途柔性石墨密封材料的質量技術標準。
(6) 動力型鋰離子電池用天然石墨負極材料開發。研究石墨粉體改性技術、粉碎技術,突破小顆粒鱗片石墨球形化技術及工藝,開發節能高效的連續化生產設備;開發球形石墨及新型負極材料中有害磁性物質的高強去除技術;開展動力型鋰離子電池用天然石墨負極材料的成分和結構設計,開發天然石墨負極材料的制備技術和成型技術,研發提高天然石墨負極材料倍率特性、低溫性能和循環壽命的新技術及新工藝。
(7) 氟化石墨關鍵技術研究。研究不同氟源的石墨插層技術,不同催化條件下前驅體合成技術,突破氟化石墨的低溫合成關鍵技術,開發安全高效的合成工藝方法和專用設備。
(8) 高端金屬/石墨復合材料開發。開展金屬/石墨復合材料的制備工藝及產品服役性能評價研究,突破金屬/石墨的界面設計和調控技術,建立金屬/石墨復合材料產品的性能數據庫和生產示范線。
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