基于国际一流石墨烯绿色量产技术 打造石墨烯产业集群
一、 发展现状
1. 技术背景
虽然世界范围内均投入大量人力物力发展石墨烯应用技术，但尚缺乏实质性产业技术突破，其根本原因是缺乏优质石墨烯的量产制备技术，就应用体量最大的粉体材料来说，市场上的石墨烯材料缺陷率太高，本质上与“炭黑”相当，严重制约了其在包括化学储能、新能源汽车、先进功能材料及器件等领域的应用技术开拓，是其产业化推广的关键瓶颈。
针对现有石墨烯技术存在“三高一低”(高污染、高缺陷率、高成本、低产能)的技术瓶颈：美国为主导的氧化还原法的“高污染、高缺陷率”，英国剑桥等离子体法的“高成本、低产率”问题; 国昇先进科技创新园(江苏)有限公司(GSATP)邵国胜教授团队发明了低成本、全流程绿色制备高品质石墨烯粉体的技术，目前已经申请国家及国际发明专利。该技术已经完成中试，并完成了产业化生产线设备的设计、定制。
2. 技术检测及核心应用示范
目前碳材料的最可靠表征手段为拉曼分析。通过GSATP石墨烯与国际主流石墨烯粉体产品的拉曼谱对比分析可见：以美国为代表的氧化还原法产品具有极高的缺陷率(D峰极高)，并且石墨烯的指纹识别峰(2D峰)缺失，材料学本质上与“炭黑”相当(参见英文维基百科);英国为代表的等离子体法获得的石墨烯粉体尽管具有2D峰，但G峰位移方向与纳米碳管一致，本质上是材料学上的“碳纳米角”，且成本很高，产率极低。于此相对照，GSATP石墨烯产品D峰强度与优质石墨相当，缺陷率极低，具有明显对称的指纹识别峰(2D峰)，2D峰与G峰相向位移16 cm-1，与单层石墨烯一致，是国际独有的优质石墨烯粉体量产技术。
案例一
将国昇科技(GSATP)的石墨烯粉体直接用于锂离子电池负极，展现出非常高的电化学容量和循环保持率。通过电池性能测试发现，在0.1C倍率的充放电电流密度下，石墨烯的首周放电容量高达1026.8mAh/g，可逆容量为599.8 mAh/g，后续测试发现200周后放电容量保持在500mAh/g以上，且倍率性能优异。商业化应用石墨负极容量300 mAh/g左右。本院优质石墨烯容量约为商用电极的两倍， 与合适正极匹配，将使得锂电池技术扩容到现有最好商业电池的3-4倍。
案例二
将GSATP石墨烯粉体与硫简单机械混合，即可显著改善锂硫电池正极的电化学性能。首周放电容量达到1008.6mAh/g，在0.5C的充放电电流密度下，1000周循环后容量为380.6mAh/g，容量远超最优商用正极材料两倍以上。此外，电池的倍率放电性能也十分优异。本院的石墨烯改性锂硫电池制备工艺十分简单，完全与传统商业化锂电的制备流程相兼容，成本低、比容(能)高，易于推广应用，用于动力电池系统，将彻底解决电池续航里程的关键瓶颈。
二、未来规划
依托GSATP国际领先的石墨烯制备技术，以宿迁为基地，建成石墨烯科技产业园，打造基于石墨烯全产业链的集聚区，形成石墨烯技术产业集群。
逐步完成示范50吨年产能的生产线建设。完善工艺规程，为石墨烯科技产业园提供整套技术方案。同时，启动石墨烯应用创新平台和石墨烯科技产业园的建设。
加速完成石墨烯应用创新平台的建设。大力推动“石墨烯+”，重点发展石墨烯加热元件、石墨烯散热器、功能塑料、防水透气纺织用品、防腐涂料、海水淡化系统等下游应用，提升传统产业发展质量和效益;结合国家“军民融合”发展战略，重点推动石墨烯在国防涂料、舰载飞机润滑油和多功能抗干扰减震材料等军事应用;推进石墨烯在带动效应大的高端装备制造、移动互联网、集成电路、生物医药等新兴产业领域的应用，通过技术创新、产品创新和模式创新，促进新兴产业发展。
实现石墨烯科技产业园的建设。形成以石墨烯原料生产为基础“石墨烯+”的各行业生产线，形成全产业链体系。
