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?一、单位简介

河南烯碳合成材料有限公司是一家集研发、生产、销售石墨烯系列产品及锂电池负极材料的高科技企业。公司由河南黄河实业集团股份有限公司和美籍华人、麻省理工学院博士宋健民于2016年7月4日合作成立,位于河南省长葛市人民路200号。

公司成立后与清华大学航天航空学院、同济大学车用新能源研究院和郑州大学橡塑模具国家工程研究中心等石墨烯复合材料和锂电池领域的权威机构展开战略话合作,以“绿色、高效、创新、合作”的理念建立了石墨烯应用及锂电池负极材料研发中心。

河南黄河实业集团股份有限公司创建于1979年,实际发展于1984年。是集科研、制造、贸易、投资为一体的国家大一型企业,是经国家科技部批准建立的 “国家火炬计划河南超硬材料产业基地”和国家“863”计划成果转化基地的核心骨干企业。公司现有总资产154亿元,员工2.07万人,占地面积6.1平方公里。主导产品是碳系新材料(超硬材料及制品、超硬复合材料及制品、石墨烯、首饰用钻石)、智能制造、新能源等,产品涵盖19大类2170个品种,是世界最大的人造金刚石制造基地,行业排名世界第一。公司拥有国家级企业技术中心、企业博士后科研工作站,国家金刚石标准化工作组,是国家高新技术企业。公司连续四年进入中国民营企业500强。下属成员企业27个,分布于长葛、郑州、北京、上海、深圳、湖北、江西、广东、广西九地。其骨干企业河南黄河旋风股份有限公司于1998年上市,成为全国超硬材料行业第一家上市的民营企业。

公司今后发展的总体指导思想是:以科技为先导,以人才求发展,以许昌长葛为制造基地,以郑州为窗口,以碳系新材料为主业,以新能源及智能制造为增长点,为中国和世界新材料工业做出更大的贡献。

  • 技术优势和创新点:

我公司石墨烯产品,系高纯石墨在高温、高压,及触媒作用下合成产生,然后再利用物理方法拆层获得最终产品。相对于行业内天然石墨为原料,利用氧化还原等化学方法所得到的石墨烯产品来说,具有明显优势。

首先是经高温高压所合成的石墨烯单晶面积,是天然石墨中石墨烯单晶面积的百倍以上。其次是物理方法所拆层得到的石墨烯,不但规避了化学方法所造成的石墨烯单晶表面新缺陷,而且也消除了石墨烯单晶原有缺陷,得到最完美的石墨烯单晶。因此,其单晶强度、导电、导热性能更加优异。

 

三、重点应用领域:

我公司石墨烯产品,重点围绕其优异的单晶强度、导电、导热特性展开相应应用开发。

首先是应用于锂离子电池正、负极材料,及导电添加剂。我公司石墨烯产品率先应用于黄河集团旗下力旋科技的锂电池项目,电池性能(主要瓶颈包括充电时间、储能密度及使用寿命)得到极大改善,达到国际先进水平。

其次是应用于导电浆料/油墨(如提高太阳能电池光转换效率,及印刷电路更易于实现3D打?。?,金属/塑料复合材料(如提高高压电缆强度、导电性能,及提高塑料、碳纤维强度),导热复合材料(如散热片轻薄化),导电、导热、防腐及其他功能涂料(如海上风电装置防腐、船舰表面防腐、远红外线辐射纤维、电磁屏蔽)等。

????四、同类技术国内外研究状况:

石墨烯已经过了炒作热期,企业已经将注意力从石墨烯制备转移到应用,产业爆发点已经形成。行业内大多采用天然石墨作为原材料,并以化学拆层的方法制备石墨烯。而我公司是业内唯一采用高温高压合成石墨为原料,并以物理拆层方法制备石墨烯。

当前,一些公司已具备提供化学拆层石墨烯的能力,但主要应用限于试验,真正实现高端应用的较少,且相关企业的年产能大多不超过百吨级。随着政策支持力度加大、资本投入以及宏量制备技术的突破,未来5-10年,多数企业年产能将达到千吨级,少部分大型企业年产能有望达到万吨级。

美国拥有IBM、英特尔、波音等众多大型企业,良好的创业环境催生了众多小型石墨烯企业,产业化和应用进展较快,产业布局呈多元化,已形成相对完整的产业链,覆盖从制备及应用研究到石墨烯产品生产,直至下游应用全环节。

欧盟拥有诺基亚等大型企业以及众多小型专业化石墨烯企业,主要从事石墨烯粉体、石墨烯薄膜、石墨烯复合材料制备,较少涉足下游应用,未形成完整的产业链。

英国有多家大型企业从事石墨烯开发及商业化推广,同时涌现出众多专业从事石墨烯研发的新兴企业,来自政府的支持力度很大,其产业化和应用进程加快,产业格局与欧洲整体相似。

韩国和日本石墨烯产业主要集中在CVD石墨烯薄膜制备及其在电子器件领域中的应用。国内石墨烯企业多为处于成长期的中小企业,企业数量初具规模,但龙头企业数量不多、规模相对较小,制约着整个产业链的发展和完善。

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????五、主要产品、性能和用途:

产品 性能 用途
石墨烯粉末 1、超大的比表面积,高达2630 ㎡/克。

2、超强的导电性能,电子能在石墨烯层内无障碍地移动,电子迁移速度极快,电子迁移率超过15000 cm2/V·s,达到了光速的1/300,远远超过了电子在金属导体或半导体中的移动速度。

3、超低的电阻率,电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。

4、优良的导热性能,导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,超过现有一切已知物质。

5、优良的力学性能,体模系数超过1000GPa,石墨烯二维硬度超过金刚石,同时可以像拉橡胶一样进行拉伸,是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质,并且单层石墨烯几乎透明,其分子排列紧密,即使原子尺寸最小的氦也不能通过。

1、可用于锂离子电池正极材料、负极材料及导电添加剂,以提高电池容量及充电速度。

2、应用于导电浆料/油墨(如提高太阳能电池光转换效率,及印刷电路更易于实现3D打?。?,金属/塑料复合材料(如提高高压电缆强度、导电性能,及提高塑料及碳纤维强度),导热复合材料(如散热片轻薄化),导电、导热、防腐及其他功能涂料(如海上风电装置防腐、船舰表面防腐、远红外线辐射纤维、电磁屏蔽)等。

3、石墨烯合金材料应用于家用电器开关、接插件上,可极大的提高电或信号的传输性能,尤其是能提高其安全性能。

4、可用于污水中重金属的吸附处理;

5、可用于制造超级电容器、太阳能电池。

6、可用于触摸屏、液晶显示、有机光伏电池、有机发光二极管等等,充当透明电导电极材料。

7、用于光子传感器领域,可提高对光线的敏感度1000倍以上。

8、可用于电缆线,大大提高电或信号的传输速率。

9、代替硅用于芯片等,以制造超级计算机。

石墨烯浆料

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????六、研究条件:

????公司专门设立了石墨烯材料及应用开发试验车间,截止2017年4月8日,已完成石墨烯试验车间内改造工程。包括原隔断、吊顶、窗户、地坪拆除,房梁防腐,墙体粉刷,新地坪及新地沟预制,新窗户安装、房顶防雨修整、内部整体空调净化工程,已达到恒温、恒湿、无尘(十万级净化)的工作环境。目前,试验车间以上已完成工程投入约为1000万元。

采购石墨烯材料及应用专用试验及检测设备,截止2017年4月8日,已完成石墨烯试验车间主要设备的选型、议价和合同签订工作。试验车间已签订合同的采购设备,总投入约为1600万元。包含日本专用拆层设备,美国粒度、比表面积检测设备,法国拉曼光谱检测设备,专用石墨净化设备,自制专用设备,大面积石墨烯合成相关设备等。以上设备包含日本专用拆层设备,美国粒度、比表面积检测设备,法国拉曼光谱检测设备已到货。其他设备预计在2017年4月-5月将相继到货,全部安装调试后,将投入试验性生产。

 

????七、发展计划:

项目总投资15000万元,其中固定资产投资13255万元,铺底流动资金1745万元。

项目建成达产后,年产100吨石墨烯产品,产品技术性能达到国内外先进水平;新增关键工艺设备选用国内外先进成熟的工艺设备;各项公用设施配套建设落实到位。

项目租用并改造利用河南黄河旋风股份有限公司原有厂房建筑面积7363.75m2,其中车间建筑面积6732.28m2,办公区建筑面积631.47m2;新增各类设备287台(套);新增就业人员200人。

项目资金投入按期到位,正常年份可实现年销售收入30000万元,年销售税金及附加3818万元(含增值税3409万元),年利润总额11567万元,年利税总额15385万元,项目具有较高经济效益。

 

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