李琦：鴻納科技石墨烯產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)及其在鋰電池和超級電容器上的應用
圖為鴻納（東莞）新材料科技有限公司李琦博士
李琦：今天人不多了，沒(méi)想到搞到最后一天沒(méi)有考慮到這個(gè)效果的問(wèn)題。
我剛從波士頓回來(lái)，現在還在倒時(shí)差，現在給大家匯報一下我們在石墨烯生產(chǎn)和應用方面的一些進(jìn)展。
我們這個(gè)團隊是做本真石墨烯的，很多人以為石墨烯只有氧化石墨烯才叫石墨烯。氧化石墨烯實(shí)際上是很不導電的一個(gè)東西。
我們這個(gè)團隊最早是06年跟魏飛（音）創(chuàng )辦了北京天籟（音），我算是它的爸爸吧！魏飛教授算是媽媽。11年我們又出來(lái)了，我們整個(gè)團隊包括一個(gè)臺灣的老哥，一個(gè)合作伙伴跟我們出來(lái)了十幾個(gè)人，就創(chuàng )辦了這個(gè)鴻納，我們在東莞。我們在天籟也有一些創(chuàng )辦做企業(yè)的經(jīng)驗，一開(kāi)始誰(shuí)也不知道怎么做，也不知道石墨烯怎么做，我們到了14年才打出網(wǎng)站來(lái)，行業(yè)里很多人都不知道我們的存在，其實(shí)我們已經(jīng)做了兩年多了。
我們優(yōu)化了之后，把這個(gè)產(chǎn)品越做越大之后發(fā)現鋰電這個(gè)產(chǎn)品有兩條線(xiàn)，實(shí)際上每條線(xiàn)都可以做到4萬(wàn)噸去。理論上估計就是一個(gè)月3000來(lái)噸，我們是可以做到的。實(shí)際上我們租的這個(gè)場(chǎng)地是做不了這么多的，可以做到其中一半。公司到14年，我們在一個(gè)偶爾的機會(huì )里發(fā)現，在清華深圳研究生院拿著(zhù)一個(gè)小東西玩，當時(shí)就說(shuō)李老師您的這個(gè)東西怎么都是單層的，我們也吃了一驚，但是后來(lái)發(fā)現我們這個(gè)產(chǎn)品大部分都是單層，你說(shuō)是100%單層這一定是胡扯淡。企業(yè)要的是一個(gè)統計概念，我們不是做學(xué)術(shù)的。
我們現有的產(chǎn)品，你只能講單層率是多少，我們講的是節律度，不是分散度，這是兩個(gè)不同的概念。
14年的時(shí)候我們就開(kāi)始大規模的開(kāi)始做了，我們大概是唯一的一家做石墨烯的企業(yè)，是在大規模的應用，這是據我們的了解。
我們聽(tīng)很多人吹牛做石墨烯，但是我們還真沒(méi)看到有質(zhì)量的競爭對手。
我們公司做了幾個(gè)方面的工作，一個(gè)是儲能方面，主要是鋰電，然后就是涂料方面，我們發(fā)現石墨烯非常的特殊，實(shí)際上石墨烯真正做的，我們其實(shí)就是一個(gè)賣(mài)味精的。我做導電劑，在這兒做的防腐實(shí)際上也是一個(gè)添加劑。后面還有幾樣，是做熱管理方面的，基本上都是一些非常簡(jiǎn)單的應用，最后一個(gè)是復合材料。
你看各個(gè)方面其實(shí)是類(lèi)似的，但是指的是單層石墨烯，實(shí)際上就是說(shuō)，它最大的問(wèn)題在什么地方？為什么石墨烯也好、碳納米管也好，都沒(méi)有得到大的發(fā)展？其實(shí)原因也很簡(jiǎn)單，我做了13年的高溫超導，但是最后發(fā)現低了2個(gè)數量級。
我講一個(gè)故事，幾個(gè)月以前華為的人來(lái)找我們，說(shuō)要做一個(gè)材料來(lái)代替鋁，比鋁的導熱性能好，鋁就是200多瓦，我們說(shuō)對不起做不出來(lái)，他說(shuō)你不是說(shuō)5000，怎么就做不出來(lái)了？我說(shuō)我們設計不出來(lái)，在這個(gè)方向它只能做到幾十瓦，能做到50瓦就不錯了。
為什么要做本真石墨烯？本真石墨烯的特點(diǎn)是什么？這個(gè)晶體的完整性要比碳納米管好很多，碳納米管是生長(cháng)出來(lái)的，單閉管大概是900多左右。
跟氧化石墨烯來(lái)講，它也是一樣的，導電導熱要好很多，另外一個(gè)，這種石墨烯它不像碳納米管，碳納米管生產(chǎn)催化劑的時(shí)候，從環(huán)保的角度來(lái)講有很多的問(wèn)題，同樣石墨烯也有很多的問(wèn)題。
另外一個(gè)，從安全生產(chǎn)上來(lái)講，碳納米管有很多的問(wèn)題，我們做了6連的碳納米管，為什么不敢做了？我都快60了，老哥都60多了，別哪天一爆炸了，我們就去監獄里去做了，我們還是玩一點(diǎn)安全的。
我聽(tīng)說(shuō)有一個(gè)公司在深圳，把反應器架在3樓、4樓打了一個(gè)洞，那個(gè)氫氣就往窗戶(hù)外面飄出去了，哪天一炸老總進(jìn)了監獄，旁邊的公司也進(jìn)入到了極樂(lè )世界了。
我相信我們國內做碳納米管的企業(yè)沒(méi)有幾家是按照國家的法律法規在做的，很多事都是偷偷摸摸的。
氧化石墨烯最大的問(wèn)題就是有大量的酸，反應的時(shí)候會(huì )出現爆炸。這些問(wèn)題不得不考慮，所以我們說(shuō)人身安全是最重要的。
另外一個(gè)特點(diǎn)就是純度，碳納米管一般和氧化石墨烯大概能做到一個(gè)9、兩個(gè)9，這個(gè)是很困難的。我們的本真石墨烯，兩個(gè)9是很輕松的，三個(gè)9難點(diǎn)，但是也可以做到。當然我們鋰電極的要搞到3個(gè)9。成本明顯是比氧化石墨烯要低很多，我們要做到9%，也不敢說(shuō)是100%，單層石墨烯不像單壁碳納米管那么貴。
碳納米管其實(shí)也有它的優(yōu)點(diǎn)，我待會(huì )兒再講。石墨烯的制備大概是這么兩類(lèi)。第一類(lèi)是石墨結理（音），現在是各顯神通，有很多的可能性，出來(lái)的結果是什么？就是納米級的或者是微米級的，很多已經(jīng)做到單層或者是少層、或者是兩三層的水平了，5、6層的水平也有，我們定了一個(gè)標準，說(shuō)10層以下才叫石墨烯，這個(gè)東西講得也有一點(diǎn)牽強，它沒(méi)有本質(zhì)上的區別。
在這里面，完了以后又分本真石墨烯和氧化石墨烯，又有漿體又有粉沫。這個(gè)應用主要是Bulk應用。
另外一個(gè)，就是這種CVD生長(cháng)，大面積的生長(cháng)，這個(gè)只能按面積，它一平米也不到一毫克，現在一平米都在100多塊錢(qián)，這比黃金要貴很多。它的應用完全不一樣。
給大家看一下，這是我們在清華照的照片，后來(lái)我們也做了大量的統計工作，我們發(fā)現這個(gè)東西有三種狀態(tài)，一種是非常不規矩的帶狀的東西，還有一些圓片片，還有一些納米的東西。
由于這個(gè)二維非常容易回疊，SM、TEM就很難用了。表面積，我們不是用BAT，我們用的一種方法是吸附的方式，我們發(fā)現可以做到2000左右，但是這個(gè)非常的不準確。
2、這是納米級的，這個(gè)太多了，數量上很多，但是實(shí)際上這個(gè)重量并沒(méi)有多少，有這三種東西，厚的東西都到了20幾納米了。我們中國有幾個(gè)標準是跟清華做的，手上有100來(lái)個(gè)碳納米管，我們中國有很多標準是沒(méi)有企業(yè)領(lǐng)導的，很多都是學(xué)術(shù)界的。這個(gè)是給大家看一下，在不同的導電材料下，由于各種問(wèn)題，我們只能跟碳去比。
這是我們石墨烯的兩類(lèi)競爭對手，這還是美國的。國內的我們來(lái)看一下，我們的競爭對手比我們的水平還是差一些的。
我們有幾個(gè)產(chǎn)品，我們有油性的，也有水性的。
這個(gè)是想做其他的電池，這個(gè)是可以做復合材料的，這個(gè)產(chǎn)品我們是有專(zhuān)利的，有成分保護的，這個(gè)產(chǎn)品我們設計的是說(shuō)，烘干了以后可以抗回疊。這是我們的幾個(gè)特點(diǎn)。
我們有的產(chǎn)品只能用在磷酸鐵鋰里面，有的產(chǎn)品是用在鈷酸鋰里面，這是完全不一樣的，我們大部分的產(chǎn)品都是有專(zhuān)利的。
這四個(gè)產(chǎn)品中，這個(gè)已經(jīng)在大規模的出貨了，每個(gè)月已經(jīng)是上百?lài)嵉牧苛恕?/p>
這個(gè)是我們在高電壓鈷酸鋰里面的幾個(gè)產(chǎn)品，我們設計這個(gè)不是給鈷酸鋰用的，這里有二維的問(wèn)題，不像碳納米管一樣，你把二維搞多了是會(huì )阻擋離子的，不是亂里的，所以要做設計。
這是我們推薦的一個(gè)量，我們推薦是推薦，實(shí)際上在應用的時(shí)候還是鋰電池要根據自己的材料來(lái)決定。像這些千分之一就夠用了，這兩個(gè)是給鈷酸鋰的，大多數材料都可以用，這兩個(gè)只是給磷酸鐵鋰用的。水性的做磷酸鐵鋰的粉，水性的磷酸鐵鋰也可以用，我們也得到了認證。
這些應用的添加量也只是我們的一種建議，你本身的導電性有多少，這個(gè)也有很大的一個(gè)關(guān)系，這個(gè)是我們12年做的一個(gè)東西，當個(gè)那樣鈷酸鋰還是一個(gè)很大顆粒的東西。
這個(gè)石墨烯是包上去的，跟磷酸鐵鋰是完全不一樣的。你包多了，它就會(huì )阻擋離子，除非你可以在上面打洞。這是我們做的滲透理論，在鈷酸鋰里面，大概估計一下你的添加量有多少，現在看來(lái)這個(gè)方法還是可用的，它的導電性能比碳納米管要好很多。
這是我們非常早期的東西（2012年），現在我們找這樣的東西根本找不著(zhù)，因為太薄。
麻煩在什么地方？每家生產(chǎn)的磷酸鐵鋰也好，鈷酸鋰也好，三元材料也好，就是你不加導電劑這個(gè)變化也會(huì )很大，這是不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的，可以查100倍，這個(gè)就麻煩了，你怎么設計你的產(chǎn)品？有的你就得多加點(diǎn)，有的就得少加點(diǎn)，如果你想用一個(gè)新的配方，你就必須要把你的供應商給搞定了。
這個(gè)不光是磷酸鐵鋰，鈷酸鋰和三元材料也至少有2倍的差別， 這個(gè)我們也看到過(guò)，在過(guò)去8、9年里我們看了很多這樣的東西。這個(gè)是1002和比較細碳納米管相比的一個(gè)結果。我們可以看到，這是紅的對紅的，藍的對藍，綠的對綠的，用量少了很多，這只是一個(gè)用量問(wèn)題，但是到了最后，很多人也在吹牛說(shuō)什么快速充放，其實(shí)都是瞎扯。
這是我們做的60度循環(huán)，去年我們還出了點(diǎn)問(wèn)題，我們的客戶(hù)要求我們抗層降、可流動(dòng)，我在這個(gè)涂料里加了抗層降級，這一加就慘了，其他的性能就下降了。
在1C充5C放的情況下，我們看不出有多大的影響。
這是在三元材料里面，這是對于混動(dòng)來(lái)用的，跟這種標準的配方來(lái)比，我們加到1.1幾就可以了。
對于3C的應用，我們的用量可以更少一些。這個(gè)是加了石墨烯之后，和不加的一個(gè)情況。這個(gè)倍率差了很多，這是我們的合作廠(chǎng)商在鋁箔上的東西。
石墨烯可以抹的很薄，涂幾百納米就可以了。
這個(gè)是另外一個(gè)工作，這是美國實(shí)驗室搞出來(lái)的一個(gè)東西，我們也玩玩這個(gè)硅和石墨烯的復合材料，我們大概可以做到20幾納米。我們的特點(diǎn)是比CVD生長(cháng)的方法要輕松許多。
謝謝大家！
提問(wèn)：你目前這個(gè)水性和溶劑性的分散體，你是用什么樣的原理來(lái)把這個(gè)石墨烯分散在這些介質(zhì)里面的？
2、還有什么性能需要提高？你覺(jué)得石墨烯在這個(gè)溶劑和水里需要進(jìn)行提高，你目前需要做的工作，需要改善的是什么？
李琦：石墨方面制備這就不方便去講的，這是公司，這不是學(xué)校。我們天天多在改進(jìn)，做夢(mèng)都在想這件事，水性的是差一些，很多東西并不像學(xué)術(shù)界里講的一樣，我們自然也我們的道理。
主持人：李博士講的很好，考慮到了電極中間的離子導電一個(gè)是電子導電，石墨烯的電子導電確實(shí)改變了很多的電池，包括我們現在一些高端的手機電池里面。
提問(wèn)：我想問(wèn)一下您所謂的本真石墨烯，就是非氧氣，是直接用機器去剝離的嗎？
李琦：你老問(wèn)方法，別老想抄作業(yè)。
提問(wèn)：你只要點(diǎn)頭搖頭就可以了。
李琦：我既不點(diǎn)頭也不搖頭，你想怎么想就怎么想。有一點(diǎn)是可以講的，本真石墨烯它的含氧量非常之低。我們的石墨烯的含氧量低于1%。
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