Joseph：采用獨特的電熱流化床（EFB）技術研發(fā)的新型炭材料及其在先進電池的應用
Joseph：首先謝謝大會所有的領導，邀請我們來參加這個會議，也謝謝各位嘉賓，讓我有機會在這里能夠跟大家分享一下我們在做石墨方面的一些經(jīng)驗。
我大概有20來張PPT，我盡快的說一下。我看到每一位博士都用中文演講，我有點擔心，因為我的中文都不如他們好，所以說我中間如果加了一些英文的話希望大家可以原諒。
我的報告分四個部分，第一個是簡單介紹一下我們公司，可以叫超級石墨，也可以叫卓越石墨。
另外我也會介紹一下電熱流化床的一些技術，經(jīng)過這個技術研發(fā)出來的產(chǎn)品在先進電池方面的一些應用，最后有一個很簡短的介紹。
我們公司是一個私人企業(yè)，已經(jīng)有將近100年的歷史了，明年就是我們公司的100周年了。公司在芝加哥，大概有320個人，我們有四個研發(fā)中心。
這張圖是給大家介紹一下我們公司在哪里，地理位置，我們的總部是在芝加哥，我們芝加哥附近有4個廠，我們在瑞典有一個廠，歐洲的總部是在德國，現(xiàn)在在中國上還有我們的分公司，叫卓越石墨中國分公司。
一個公司存在了100年，必然有它獨特的技術，下面我要講到電熱流化床技術。
我們在研磨方面也有很多的技術，適用于不同產(chǎn)品的應用上。我們也會做電極，跟這邊的關系不是很大，主要是煉鋼煉鐵方面的。
我們公司是做石墨的，做了將近100年。我們現(xiàn)在非常注重的是在能源材料方面，很多電池都有參與這方面的服務，為我們的客戶提供必要的產(chǎn)品。下面我也會提到鋰離子電池，在燃料電池方面我們也有參與。
大家知道，我也提到了，石墨是一個非常特殊的材料，它有幾個基本性能，一個是有導電性，導電導熱性，另外一個是有一個潤滑性，有化學穩(wěn)定性，這四種性能在我們能源材料方面其實主要用的是導電性和化學穩(wěn)定性。
鋰電池大家也說了很多了，主要是做陽極材料，在很多電池里面，做導電增加劑。
電池的發(fā)展對石墨的要求越來越高了，以前我們認為98%的碳含量就已經(jīng)是很純的石墨了，但是隨著技術的發(fā)展，對純度的要求越來越高。這是一位中國的教授發(fā)表的一篇文章，這個是石墨用在鉛碳里面的一個圖，往這邊走在同樣過電位的情況下，電流越小，往這邊走，過電流就越大。各位都是做電池的專家，在鋰電池里面也有同樣的問題，純度不夠的時候，會引起很多副作用，產(chǎn)生很多氣體。
我們怎么去把石墨純化？傳統(tǒng)的有兩種方法做石墨的純化，一種是用化學的方式，就是用酸來洗這個石墨，比如說用鹽酸、硫酸，把石墨洗干，洗了以后用水把它清干凈，這個是用在發(fā)展中國家的，中國很多的石墨都是這樣的，這個工藝相對來說比較簡單，因為你有一大池子的酸，也比較經(jīng)濟，但是，從性能來說，有一個考慮是這樣的，這個酸堿在石墨內(nèi)部你用水是洗不掉的，在外面是可以洗掉的，洗不掉意味著什么？這些酸堿存留在石墨里面的時候，用在電池上的時候就會有一定的影響，另外對環(huán)境也有一定的影響。這種技術在歐美基本上已經(jīng)不用了，他們用什么？用高溫加熱的方法，這樣來把雜質燒掉，來進行純化。
一般的高溫純度，中國開始做這方面的高溫純化，簡單地講就是把石墨放在一個大箱子里面，因為體積比較大，加熱2、3天，加熱到2000度、3000度，燒幾個小時，再花2、3天進行降溫，基本上需要4、5天才可以得到你所需要的結果。另外一個經(jīng)濟效率也不高。
我們公司從大概40年前就開始做一個完全全新的技術，我們叫做電熱流化床技術，這個技術怎么做的？我們是有專利的。這個想法很簡單，就是把這個爐子豎起來，豎起來以后在上面加石墨。在這個范圍內(nèi)有一個流化床的效應，溫度很高。這是一個連續(xù)過程，每一次可以純和幾千噸石墨。
我們每一個小時會取樣來測試這個結果，每4個小時做一個測試。
它有什么優(yōu)點？一個方面是連續(xù)的生產(chǎn)過程比起一般的沒有那么大的變化，因此對客戶來說是一個質量比較穩(wěn)定的一個技術。
這個技術可以純化不同的材料，比如說天然石墨、人造石墨等等。
我這是一張簡短的數(shù)據(jù)，大家可以看到，這個是沒有純化之前的石墨，大概是98%，在不同溫度的情況下，你可以看到很容易就達到了99.95%以上，大家更感興趣的是雜質的問題，這是各種雜質的測量，這個是原始材料，這個是經(jīng)過電熱流化床的，這個是一般的，我們從市面上買的產(chǎn)品。
由于時間限制的問題，根據(jù)這個技術我介紹一下我們開發(fā)的一些產(chǎn)品，特別是用在導電添加劑方面的。
這個是一般的石墨，經(jīng)過純化之后，通過研磨技術產(chǎn)生的。
除了做這些以外，我下面會跟大家看一些性能。這是一些TEM的照片，其實它很薄。我們做了一個比較，首先你們注意到的是它的純度，這個產(chǎn)品大概是99.4，我們的產(chǎn)品可以做到99.9。
用BET去計算石墨烯的厚度，這有一個假設，假設石墨烯表面是完整的，你完整了之后去用BET去算厚度那是對的，但是實際上很多的石墨烯表面不是完整的，有很多孔洞，有很多孔洞的時候你的計算方法跟你的實際結果就有很大的誤差。
我要跟你們看一下它的導電性能，這個是用不同的石墨混不導電的粉沫，在不同石墨含量的情況下測的電阻，也就是說越高的電阻導電性越差，你可以看到一般的石墨在這個位置，特殊研磨的石墨跟膨脹石墨它的導電性相差是非常遠的，一方面是石墨薄了，導電性增加，另外一個是因為石墨在同樣的重量下體積增加了，形成的導電網(wǎng)絡更容易。
我簡單的講一點應用，這邊我們在這邊開發(fā)的產(chǎn)品，應用在鋰離子電池里面，這個是用在膨脹石墨在磷酸鐵鋰方面的一個比較，這個是一般的導電焦炭，紅的是膨脹石墨。你的含碳量超過3%以后，膨脹石墨就有一定的優(yōu)勢了。
鉛酸電池里面現(xiàn)在也是在不斷的發(fā)展，因此，它的原因就是原來有了硫化鉛形成了表面，損害了鉛酸電池的壽命，解決的方法是在傳統(tǒng)的鉛酸電池里面加上少量的石墨或者是碳，使它變成鉛碳電池，這樣就明顯增加了循環(huán)的壽命和充電率，降低它的內(nèi)阻的增加。
我下面有幾張圖跟大家看一下。
這張圖不是我做的，這張圖是美國一個鉛酸電池協(xié)會做的，你可以看一下，這個圖有點復雜，這個是循環(huán)次數(shù)，按照歐洲的標準在體型電池循環(huán)的曲線下做的一個循環(huán)次數(shù)，循環(huán)次數(shù)跟我們講的鋰電池的循環(huán)次數(shù)稍微有一點不同的意思。這是12萬次，跟我們鋰電池是完全不同的觀念。
在這里你看兩線，一個是藍色的線，這個是沒有加石墨的線，一個是紅色的線，你把這個線連下來，在這種循環(huán)的條件下它可以增加50%以上的使用壽命。
沒有加石墨的情況下，內(nèi)阻增加非常快，加了石墨以后，它的內(nèi)阻增加就會慢很多，慢很多對電池放熱，對電池的效率就要增加很多。
3、這張曲線是對充電效率的接受能力。鉛酸電池除了這兩個指標以外，還有別的指標，比如說低溫性能的問題，通過加導電石墨，低溫性能也會得到改善。
另外一個是比較傳統(tǒng)的電池了，大家注意沒有注意到堿性電池。你可以看到，傳統(tǒng)的是加人造石墨，或者是天然石墨，現(xiàn)在是加膨脹石墨以后，導電性明顯下降。
隨著電池技術的發(fā)展，我們需要越來越純的導電材料，這是我們需要的，原來以前的那些標準逐漸的不太適用了。
我們新開發(fā)的產(chǎn)品，再加上膨脹石墨技術，我們能夠給大家提供非常好的產(chǎn)品，作為導電材料，在各種的電池中間，包括鋰電池、鉛碳電池。
另外我們也在做石墨烯這個材料，通過我們產(chǎn)生了石墨以后，我們進一步做了石墨烯在純度、導電性上面都可以達到一個很好的結果。
我今天的報告就做到這里，謝謝大家！
提問：我想請問一下，剛才說到只能做導電劑，為什么不直接做負極材料？經(jīng)過流化床之后是不是因為膨脹的問題導致的？
Joseph：這個問題問的很好，今天實在是因為時間的原因，我把我的重點就放在了做導電材料方面。
這種純化的過程對做負極材料也很有幫助，只是我今天沒有時間去講了，我們可以在下面繼續(xù)交流。
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