Joseph：采用獨特的電熱流化床（EFB）技術研發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，經過這個技術研發出來的產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，已經有將近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%的碳含量就已經是很純的石墨了，但是隨著技術的發展，對純度的要求越來越高。這是一位中國的教授發表的一篇文章，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，產生很多氣體。
我們怎么去把石墨純化？傳統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，另外對環境也有一定的影響。這種技術在歐美基本上已經不用了，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。在這個范圍內有一個流化床的效應，溫度很高。這是一個連續過程，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。
它有什么優點？一個方面是連續的生產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據，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，這個是經過電熱流化床的，這個是一般的，我們從市面上買的產品。
由于時間限制的問題，根據這個技術我介紹一下我們開發的一些產品，特別是用在導電添加劑方面的。
這個是一般的石墨，經過純化之后，通過研磨技術產生的。
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，這個產品大概是99.4，我們的產品可以做到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，形成的導電網絡更容易。
我簡單的講一點應用，這邊我們在這邊開發的產品，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勢了。
鉛酸電池里面現在也是在不斷的發展，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的壽命和充電率，降低它的內阻的增加。
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會做的，你可以看一下，這個圖有點復雜，這個是循環次數，按照歐洲的標準在體型電池循環的曲線下做的一個循環次數，循環次數跟我們講的鋰電池的循環次數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，內阻增加非常快，加了石墨以后，它的內阻增加就會慢很多，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的電池了，大家注意沒有注意到堿性電池。你可以看到，傳統的是加人造石墨，或者是天然石墨，現在是加膨脹石墨以后，導電性明顯下降。
隨著電池技術的發展，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。
我們新開發的產品，再加上膨脹石墨技術，我們能夠給大家提供非常好的產品，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交流。
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