天然鳞片石墨改性新技术研究及应用

    天然石墨为我国的优势矿物资源，储量、产量、国际贸易量均居世界首位。但长期以来国内石墨产业基本上处于采选和初加工阶段，技术严重落后，产品绝大部分为普通中高炭矿产品，日、美等发达国家将天然石墨作为战略资源，利用我国的廉价原料，深加工成能够在电子、能源、环保、国防等领域应用的先进石墨材料，以极高的价格占领国际市场并返销我国。因此，我国的石墨产业技术严重落后的局面亟待改变。项目完成单位在国家科技攻关计划、自然科学基金项目、863计划资助下，发明并应用石墨层间化合物（Graphite Intercalation Compounds, 简称GICs）等先进技术对天然鳞片石墨改性所取得的创新性技术成果。GICs改性是石墨特有的技术，它是利用具有层状结构的石墨层间结合能低，在炭原子层面间插入其它物质（分子、原子、离子、分子团等）形成一种纳米级复合材料，从而获得具有各种不同于石墨基体的理化特性的新材料。该项目发明技术主要包括三部分：1、GICs处理改性天然鳞片石墨技术，包括GICs处理的氧化/插层过程控制、插层/脱插过程控制及柔性石墨双极板成型；2、天然石墨微粉的表面改性技术，即石墨微粉表面包覆形成核壳复合结构；3、高纯石墨微粉制备及整形技术，包括微米级粉体的加工及微米颗粒的球形化。包含14项国内外发明专利（已授权8项），其中包括2项美国发明专利（已授权），2项新型实用专利（已授权1项）。利用这些具有自主知识产权的创新性技术，研究开发了优质可膨胀石墨材料、多孔石墨材料、柔性石墨双极板材料、锂离子电池石墨负极材料、高性能电池正极石墨导电材料及石墨电磁波吸收和屏蔽材料等六类新材料，其中优质可膨胀石墨、正极导电石墨及球形石墨、多孔石墨已经产业化，其它材料也具有良好的市场前景，能广泛应用于能源、环保、国防等领域。该项目成果已取得显著的经济效益和社会效益，为我国石墨产业的现代化提供了技术基础。