石墨深加工技术几则

石墨深加工技术几则清华大学材料系沈万慈◇天然石墨及其加工我国富有资源，无论鳞片石墨还是微晶石墨，上苍都特别垂青中华大地。鳞片与微晶，成矿机理不同，理化性能有异，相应用途有所不同。例如制造柔性石墨只能用鳞片石墨，而用于锂离子电池负极则微晶石墨为优。不加工不成材。目前我国石墨资源的加工，主要还只是一般的选矿、粉碎、提纯、分级，深加工的比例不高。现有深加工一类是国内外已开发的以天然石墨为主产品，如柔性石墨、石墨乳等，在国际市场中份额与资源不成比例；一类是在（外国）客户的不明用途的需求下加工的不同纯度的微细粉，属于初步深加工，外商进一步加工后得到高效益，相当多的再返销，比如碱性电池正极材料。深加工要有目标，即用途（用户），有了用途才有技术指标及深加工技术（工艺）。目标（用途）大致两类，一类是以天然石墨为主体材料的产品，如下述的柔性石墨的新发展及正在研制的锂离子电池负极材料。另一类是发展中的新材料的石墨添加剂，主要是对高分子材料。深加工的技术方向，大致是：纯度，通常是高的纯度要求，如电池用石墨。粒度，往往是要微细粉，但柔性石墨要大鳞片。形状，指单个微粉颗粒的形状，要求低比表面积的（如锂离子电池负极）希望近球状，要求高比表面积的（如某些添加剂）就不希望球状。表面状态，有的要求石墨加工时就具有一定表面状态，如电池材料。有些则只能在用户使用时对表面处理，如高分子的添加剂，相应会对形状等有要求。对以石墨为主体原料的材料还有加工技术、新材料的开发等。下面就几则具体用途讨论深加工问题。◇柔性石墨的新发展○高档柔性石墨密封材料：核用（低硫、无硫、高纯），缓蚀，注射填料等（八五攻关成果）。主要在可膨胀石墨的制造技术一发展了一些新技术。○高分子、纤维复合柔性石墨密封材料，新材料，前景很好，国内还未见批量生产报导。比柔性石墨成本、价格大大降低。主要在复合及成型技术上。○燃料电池柔性石墨双极板，UCAR十年柔性石墨年产增加十倍的根据，其用量超过密封用柔性石墨。主要是解决其强度、导电性、不透性技术及成型技术上。○柔性石墨换热器，代替人造石墨换热器。主要成型技术。○膨胀石墨吸附材料，环保、医药。主要为成型技术。○柔性石墨新发展对石墨原料加工技术要求：提高大片率的技术；降低粒粒度制造可膨胀石墨的新技术。◇电池用石墨微粉○碱性电池正极材料：国内电池产量200亿只左右，大部分一次电池，碱性电池比例国外达到一个新的水平40-60%，国内蒙古20%以下。以石墨代替碳黑，大大提高电化学性状，增大电池容量，国内需求数千吨，国际数万吨。提高提高纯度技术，微粉技术，杂质控制技术。○锂离子电池负极材料：国内产量亿只，国际上十亿只左右，发展迅速。负极材料需求目前~5000吨，几年内将成倍。用天然石墨替代MCMB等人工石墨，性能相当，成本大大下降。提纯技术，微粉技术，微粉整形技术，正确处理技术。◇高分子材料添加剂石墨微粉聚丙烯结构件、换热器，添加石墨量子数20-40%，正在推广中，聚丙烯年产数十万吨。导电塑料，新发展材料，防静电，抗电磁干扰。石墨微粉技术，整形及表面处理技术。◇军工用石墨材料，主要隐身材料，对石墨原料的纯度及粒度相关技术。清华大学材料科学与工程系石墨材料研究室，长期从事石墨深加工技术，上述许多技术是我们已经完成或正在研究开发的技术。我们愿意与有关企业积极合作，为发展我国天然石墨深加工事业共同努力。联系电话：[phone]传真：[phone]邮编：100084