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锂电池导电剂的首要作用是提高电子电导率。
导电剂在具活性物质之间、活性物质与集流体之间起到收集微电流的作用以减小电极的接触电阻,提高锂电池中电子的迁移速率,降低电池极化。此外,导电剂也可以提高极片加工性,促进电解液对极片的浸润,从而提高锂电池的使用寿命。
常用的锂电池导电剂可以分为两类:第一类为传统导电剂(如炭黑、导电石墨、碳纤维等),第二类为新型导电剂(如碳纳米管、石墨烯及其混合导电浆料等)。
石墨烯作为新型导电剂,可以最大化的发挥导电剂等作用。这是由于其独特的片状结构,它与活性物质的接触为点-面接触而不是常规的点点接触形式,这样可以减少导电剂的用量,提升锂电池容量,其改性效果远高于天然石墨。但是由于其成本较高,具有阻碍锂离子传输等弊端尚未完全被工业化应用。
我国锂电池产量预计在2020年底将达到160GWh,年复合增长率约为27%。
2018年石墨烯在锂电池中的渗透率达到2.5%左右,预计2020年石墨烯渗透率将达到5%左右。
目前石墨烯导电剂的生产成本较高,2015年石墨烯导电剂的价格为230美元/千克,与碳纳米管导电剂价格大致相同,而石墨烯导电剂价格下降幅度远超过碳纳米管导电剂,预计2020年将下降至100美元/千克。随着石墨烯生产工艺的进一步成熟,相关资本的涌入以及国家政策的大力支持,石墨烯导电剂将突破成本瓶颈,石墨烯导电剂的价格优势逐渐突显。
而碳纳米管导电剂和炭黑导电剂预期价格变化不大,成本下降空间较小,与之相比,石墨烯导电剂发展潜力与价格潜力巨大。
石墨烯价格下降以及锂电池产量和石墨烯渗透率快速增长将导致石墨烯导电剂市场规模快速增长。石墨烯在导电剂领域的市场规模预计在2020年达到139亿元,年复合增长率约为64%。
全球动力锂电池近年来保持高速增长状态,带动锂电池导电剂市场规模不断增长。
据国际市场研究机构AdroitMarket Research最新发布的报告预测,2018年至2025年,全球动力锂电池市场规模年复合增长率接近14.3%,其中大部分增长规模来自亚太地区。亚太地区是2019年最大的汽车电池市场。石墨烯导电剂作为未来电动汽车锂电池导电剂的研究不断深入,也导致预测期内动力锂电池行业市场的迅速增加。
时间
:2021年3月27日-3月29日(理论学习2天,实践学习0.5天)
地点
:北京
时间
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课程主题及主要内容
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导师
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3月27日
上午
9:00-12:00
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粉体石墨烯制备技术以及石墨烯在新能源、环保领域的应用
(1)碳材料概述(石墨、活性炭、碳纤维、碳纳米管、石墨烯)
(2)物理法(机械剥离、液相剥离)制备高质量石墨烯粉体技术
(3)氧化还原法制备石墨烯粉体
(4)氧化石墨烯性质和应用
(5)碳材料(石墨、碳纳米管、石墨烯)在储能领域的应用(锂电池、超级电容、燃料电池)
(6)新型导电剂(碳纳米管和石墨烯)产业化应用
(7)石墨烯的吸附和阻隔功能以及在催化和环保领域的应用
(8)石墨烯产业的建议和思考
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邱介山 教授 大连理工大学/北京化工大学
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3月27日
下午
2:00-5:00
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高质量石墨烯薄膜的批量制备技术以及石墨烯器件应用技术展望
(1)石墨烯和二维材料的诞生和发展
(2)石墨烯的基础性质和应用特性
(3)薄膜石墨烯和粉体石墨烯的区别
(4)CVD法制备石墨烯薄膜技术
(5)大面积、批量制备高质量石墨烯技术进展与挑战
(6)石墨烯器件与应用技术(石墨烯器件在智能穿戴、检测/监测传感、芯片材料、远程医疗、物联网等领域的应用)
(7)石墨烯未来应用技术展望
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彭海琳 教授
北京大学
北京石墨烯研究院
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3月28日
上午
9:00-10:30
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从石墨制备石墨烯的理论和实践
(1)石墨和石墨烯结构和性质对比
(2)我国大鳞片石墨资源分布及深加工产业现状
(3)物理法(机械剥离、液相剥离)制备高质量石墨烯粉体技术
(4)石墨制备石墨烯的预处理方法
(5)石墨剥离体系、设备和技术
(6)超细粉体(石墨烯)研磨、分散、表面改性的机理、工艺及装备选择
(7)石墨烯复合材料的合成和应用
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毋伟 教授 北京化工大学
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3月28日
上午
10:30-12:00
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北京石墨烯技术研究院技术成果及产业化实践
(1)航材院石墨烯中心介绍
(2)航材院石墨烯制备与应用研究成果介绍(石墨烯纳米片批量化生产技术、功能化石墨烯材料、石墨烯改性金属复合材料、石墨烯增强防弹装甲材料、石墨烯环境净化材料、石墨烯储能材料、石墨烯隐身材料)
(3)石墨烯产业化技术
(4)北京石墨烯创新中心介绍
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王旭东 北京石墨烯技术研究院院长、航材院铝合金所石墨烯课题组组长
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3月28日
下午
2:00-3:00
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石墨烯产业化应用探索与实践
(1)国家煤改电相关政策
(2)石墨烯电发热产品介绍以及在电采暖领域的应用现状
(3)石墨烯电加热产品在农业领域的应用
(4)绿能嘉业石墨烯应用产品研发探索
(5)石墨烯产业化经验和思考
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王敏 北京绿能嘉业新能源股份有限公司 董事长、创始人
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3月28日
下午
3:00-4:00
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石墨烯领域标准制定现状
(1)我国石墨烯标准化现状介绍(国标、团标、地方标准)
(2)石墨烯重要标准解读
(3)石墨烯国际化标准工作介绍
(4)石墨烯企业参与标准工作的重要意义和途径
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李倩 全国纳米技术标准化技术委员会纳米材料分委会 秘书长
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3月28日
下午
4:00-5:00
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中国石墨烯产业化现状梳理及思考
(1)国家及各地区石墨烯政策分析
(2)国内重点石墨烯产业区域
(3)石墨烯产业化代表性方向及重点企业
(4)石墨烯产业化存在问题和思考
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周静 中关村石墨烯产业联盟 秘书长
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3月29号
上午
9:00-12:00
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石墨烯顶尖研发机构参观
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备注:实际课程内容可能会有调整,以最终通知为准