技術名稱 創新高品質石墨烯導電添加劑製備技術
計畫單位 中原大學
計畫主持人 劉偉仁
技術簡介
本發明主要是以綠色環保且可量產之技術連續製備高品質石墨烯,利用低溫破碎瞬間壓力差所形成的空化現象對石墨進行破碎與脫層,進而獲得石墨烯分散液,我們可將此分散液以導電添加劑的方式添加於鋰離子電池中進行電池特性的提升。雖然已有許多文獻指出石墨烯可以有效提升鋰電池表現,但目前石墨烯的製備方法能有許多問題存在,常見的方法有化學氣相沉積法、化學氧化-高溫熱脫層法、化學氧化-超音波震盪法、超音波法、電化學脫層法等,而這些方法所伴隨的問題如化學氣相沉積法的成本太高、化學氧化法有嚴重的環保問題且所製備出來之石墨烯有大量結構缺陷、超音波法與電化學脫層法的產率低且成本高、也正因此導致目前石墨烯的價格太高,無法進行商品化應用。本創新石墨烯製備技術可連續大量生產石墨烯分散液,無須二次加工即可作為鋰電池導電漿料使用,可省去不必要的廢棄物處理與生產成本,此方法產量最高可達10 L/hr,所獲得的石墨烯<10層、厚度<5 nm,估計成本可降低到1000 NTD/Kg,未來在光電、能源以及複材之相關產品具有極大的應用潛力。
科學突破性
本發明主要是以綠色環保且可量產之技術連續製備高品質石墨烯,利用低溫破碎機瞬間壓力差所形成的空化現象對石墨進行破碎與脫層,進而獲得石墨烯分散液,而將此分散液以導電添加劑的方式添加於鋰離子電池中發現可大幅提升電池性能。
產業應用性
石墨烯具有優異的導電、導熱、耐腐蝕、高強度、高比表面積、電磁波屏蔽、電磁波吸收等優異特性,目前在複合材料、能源材料、光電材料等具廣泛應用,然目前石墨烯遭遇到高成本、品質良莠不齊等問題導致商業推廣不易!本技術開發出一個綠色、連續、低成本且高品質的石墨烯量產技術,期望能將此奈米碳材進行產業化的推廣!
關鍵字 石墨烯 量產 鋰電池 導電添加劑 電磁波屏蔽 電磁波吸收 散熱 防腐蝕 脫層 導熱
備註
申請人劉偉仁教授目前任職於中原大學化工系教授,研究專長是石墨烯、鋰電池、鈉電池、LED螢光材料、量子點等,在學術研究與產學合作均表現傑出,在學術研究方面近四年(2016-2020)共發表了72篇SCI論文,文章總引用次數達4738次,生涯h-index: 32,顯示數量與品質兼顧,目前擔任台灣碳材料學會理事、Polymers國際期刊的Guest editor、Frontiers Energy Research的Associate editor。在榮譽事蹟方面,2016年榮獲中原大學研究傑出獎、李長榮福聚文教基金會傑出教授獎以及2015、2016、2018中原大學優秀年輕學者獎;在產學合作計畫方面也成果豐碩,目前致力於將碳材料在鋰電池、電磁波吸收與散熱等相關應用。
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