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助龍江石墨從『平民』走向『貴族』 記哈爾濱工業大學教授袁國輝
2016-11-16 14:40:45 來源:黑龍江日報  作者:彭溢
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  黑龍江日報11月16日訊 從最初的天然石墨原材料開采,到深加工成鋰離子電池負極材料,再到石墨烯復合導電漿料,石墨材料在市場上的售價從每噸幾千元躍昇至百萬元以上,正成為我省經濟轉型發展的新動力。

  在石墨從『平民』到『貴族』華麗轉身的過程中,凝結著龍江科研人員的智慧和心血,袁國輝就是其中的一位。

  袁國輝是哈爾濱工業大學化工與化學學院教授,研究天然石墨深加工及石墨新材料已接近30年,我省大大小小的石墨礦區他跑過無數個來回,可謂我省的『石墨通』。

  石墨是我省新材料產業中的『黃金級』成員,是現代工業極重要的戰略性資源,其精深加工制品在國防、航天、電子、核電、環保、能源等諸多領域不可或缺。相比如今的炙手可熱,20多年前袁國輝開始研究石墨時,它還是個『冷門』,我省石墨開采後多以『白菜價』出口。眼見有著『貴族』血親的石墨,在我省卻過著『平民』的生活,袁國輝心裡很不是滋味。他暗下決心,要通過自己的研究助力龍江石墨產業提高附加值。

  袁國輝看到未來電動車對動力性能鋰離子電池負極材料的大量需求,帶領科研團隊確定了通過對石墨微小顆粒進行形狀處理及表面修飾,獲得動力性能鋰離子電池負極材料的科研方向。具體來說,是在石墨深加工的三個關鍵技術點進行創新,包括粒徑小於12微米的天然石墨球形化、天然石墨選擇性純化技術和固液結合的新型包覆技術。其中的『重頭戲』是粒徑小於12微米的天然石墨球形化,因為『它是給鋰離子電池提供動力的源泉,可大幅提高鋰離子電池快充電快放電的性能』,袁國輝介紹。

  人的頭發絲的直徑約為60微米,而袁國輝要研究的球形石墨的粒徑是頭發直徑的1/5,只有在高倍顯微鏡下,纔能看到它的真面目。因此,實際的科研攻關異常復雜,如何控制好石墨粒徑的大小成為最大的挑戰。為保證石墨粒徑大小的精准度,袁國輝對每個石墨的實驗樣本進行逐一分析,並要求多位課題組成員同時進行同一實驗,比對最終實驗結果。有的課題組成員不理解:要得到一個好的實驗數據就得花費幾個月甚至半年的時間,做重復實驗豈不是浪費時間?每當這時候,袁國輝總是堅定地說,『科研最需要的就是嚴謹,多花些時間,值得!』

  功夫不負有心人。短短幾年,袁國輝就帶領科研人員解決了石墨負極材料中一系列重大關鍵問題。然而,在尋找企業對這些技術成果進行產業化的過程中,袁國輝碰了不少釘子。『石墨選了礦,賣了就可以賺錢,而要深加工,就得花錢上設備、聘科研人員,能不能成功還是個未知數。所以即使知道深加工能賺大錢,我省大多數石墨企業還是望而卻步。』袁國輝回憶說。

  正在他苦惱之時,2011年,省科技廳按照國家科技部和省政府的部署,組織了石墨產業『院士專家龍江行』,經過近一個月的實地考察和綜合論證,9位院士聯名形成《關於在黑龍江省建立國家高新石墨產品開發、產業化與交易基地(『國際石墨谷』)的建議》,並上報國家。當年底,科技部決定由我省科技廳牽頭研究國家石墨新材料產業發展規劃及實施方案,並啟動總概算預計1.5億元的國家科技支橕計劃項目。寶安集團、南海石油、中鐵資源集團等大型企業紛紛來我省投資石墨深加工產業,袁國輝從中找到了合作伙伴。

  通過與中國寶安集團下屬的雞西市貝特瑞石墨產業園有限公司合作,袁國輝主持了國家科技支橕計劃課題『新型負極材料制備技術及產業化研究』,實現了6~12微米鱗片石墨的球形化,球形化收率從傳統工藝的40%提高到80%以上,大幅降低了資源消耗,提高了經濟效益;研發了新型負極材料制備技術,使我國的鱗片石墨球形化技術、天然石墨負極材料制備技術達到國內外行業先進水平。並在雞西市建成年產1000噸的新型負極材料生產線,產品已銷往國內外主流鋰離子電池生產企業,實現了商業化運營。

  2015年,袁國輝與中國寶安集團合作,創建了哈爾濱萬鑫石墨谷科技有限公司。作為公司的首席專家,他帶領技術人員在石墨烯產業化技術方面進行攻關,實現了天然石墨價格從每噸不足萬元到每噸超過百萬元的價值提昇。2015年底,年產1000噸石墨烯導電漿料生產線建成,石墨烯導電漿料產品大規模銷往國內外市場,在石墨烯材料的商業化生產方面走在了國內外前列。

  今年5月,習近平總書記來黑龍江考察調研期間,袁國輝向總書記介紹了我省石墨產業技術發展情況和哈爾濱萬鑫石墨谷科技有限公司的石墨烯產品研發、生產、銷售和未來的發展規劃等,獲得了總書記的高度肯定。『習總書記來考察後,我們更加堅定了打造全球重要石墨深加工產業技術中心的發展道路。現在我們積極擴大產能,年產1萬噸石墨烯復合導電漿料的生產線正在建設中。』袁國輝對未來的發展充滿了信心。

責任編輯:劉博