石墨烯由于其優(yōu)越的性能在多個(gè)領(lǐng)域都有重要研究，如電池、催化、環(huán)境、傳感器、電子元器件、超級(jí)電容器及醫(yī)療健康等。石墨烯作為鋰離子電池導(dǎo)電劑已經(jīng)獲得應(yīng)用，但所用的都是片裝粉末，仍然存在團(tuán)聚問(wèn)題，三維石墨烯粉體尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。

本團(tuán)隊(duì)發(fā)明的三維石墨烯粉體材料是一種新型碳材料，其結(jié)構(gòu)獨(dú)特，在現(xiàn)有材料中是不存在的。其制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，由于是CVD高溫生長(zhǎng)的，其導(dǎo)電性極其優(yōu)良，是一種實(shí)用高效的催化劑材料。垂直于基底顆粒表面生長(zhǎng)的長(zhǎng)短不一的垂直石墨烯片相互交聯(lián)成三維結(jié)構(gòu)，易與活性材料接觸并構(gòu)成高效的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。在用作正極材料磷酸鐵鋰導(dǎo)電劑時(shí)，使得磷酸鐵鋰獲得了更高的比容量、更好的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，尤其是在高載量下保持了高容量和穩(wěn)定性。此方法適于大規(guī)模生產(chǎn)，具有巨大的應(yīng)用前景。

本團(tuán)隊(duì)基于自有原創(chuàng)技術(shù)、面向國(guó)家和廣東省經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求，以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為目標(biāo)，熱處理和垂直石墨烯熱CVD生長(zhǎng)等技術(shù)，研究三維石墨烯粉體規(guī)模化生產(chǎn)工藝和商業(yè)應(yīng)用開發(fā)。

三維石墨烯粉體通過(guò)本團(tuán)隊(duì)自主開發(fā)的熱CVD技術(shù)制備而成，是由尺寸約幾十納米的石墨烯納米片組成的三維球狀顆粒，顆粒粒徑均勻，分散性良好，石墨烯納米片垂直于顆粒表面分布，邊緣為少層或單層結(jié)構(gòu)，且相互之間可形成良好接觸。利用熱CVD技術(shù)制備垂直生長(zhǎng)的三維石墨烯，不僅解決了二維石墨烯片易團(tuán)聚的問(wèn)題，而且制備過(guò)程不需消耗大量的濃酸和強(qiáng)氧化劑，減少了對(duì)環(huán)境的污染。

該三維石墨烯粉體電導(dǎo)率高、分散性良好、易于大規(guī)模生產(chǎn)，具有巨大的產(chǎn)業(yè)化前景。可在鋰離子電池等能量存儲(chǔ)領(lǐng)域，塑料、橡膠等傳統(tǒng)增強(qiáng)材料領(lǐng)域得到應(yīng)用，此外在防腐涂層方面也存在較大的應(yīng)用潛力。目前本項(xiàng)目重點(diǎn)推廣三維石墨烯粉體作為一種高效的導(dǎo)電添加劑應(yīng)用到正極材料中，同時(shí)開發(fā)在涂料等領(lǐng)域的應(yīng)用。團(tuán)隊(duì)已購(gòu)進(jìn)先進(jìn)的CVD設(shè)備，可批量生產(chǎn)三維石墨烯粉體。

目前團(tuán)隊(duì)通過(guò)改進(jìn)工藝，設(shè)備定制等手段，成功實(shí)現(xiàn)三維石墨烯從小量實(shí)驗(yàn)到工業(yè)化階段的轉(zhuǎn)變，目前日產(chǎn)量可達(dá)5公斤以上，后續(xù)產(chǎn)量可通過(guò)定制中式化設(shè)備進(jìn)一步提高。

 三維石墨烯粉體SEM照片

 三維石墨烯粉體TEM照片

三維石墨烯粉體照片