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碳气凝胶产业化生产及应用

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课题来源:完成单位自选项目;课题立项名称:碳气凝胶工业化生产及应用;研究起止日期:2011年10月-2016年05月。

本技术成果建立了碳气凝胶吨级生产线,首次实现这种材料的工业化批量生产:制定了材料工业化生产的工艺路线,优化工艺参数,实现低成本、大批量、质量均匀稳定的生产;通过材料配方调整和工艺参数匹配,开发了系列结构参数不同的产品,掌握了碳气凝胶纳米微结构调控技术;开展了碳气凝胶电化学储能应用研究,试制了多种型号的超级电容中试样品。经检测样品在内阻、功率特性、倍率特性、循环特性等方面表现出优异的性能。

本技术成果攻克了碳气凝胶工业化生产的世界性难题,大幅度降低了材料的生产成本,使碳气凝胶产业化应用能够得以实现。技术研发内容完整,覆盖了基础技术、产业化技术和应用技术,打通了产业链中各个关键环节。技术研发的难度大,复杂性高,原创技术含量高,经行业专家鉴定,属国际领先水平。

成果创新性:

本项目首次实现了碳气凝胶工业化批量生产,从材料配方、生产流程、工艺参数到生产设备均为自行研发:

开发了适合于工业化生产的材料配方,采用无水乙醇置换,回避了超临界置换工艺,大幅度降低了生产成本,形成了系列产品配方,并系统地探索了工艺条件对材料性能的影响及其作用机理;

在全生产流程上,解决了实验室制备到批量生产的关键技术问题,提高了生产效率,形成了整套适用于工业化批量生产的工艺路线和工艺参数,获得了丰富的产品序列;

建立了首条碳气凝胶吨级量产生产线,自行设计了各个生产环节的专用设备及配套装,进一步确保了产品的均匀性和稳定性,最终实现了碳气凝胶的吨级量产。

碳气凝胶作为电极材料应用于超级电容领域时,其导电性能优异,可有效降低超级电容器内阻。

本项目工作具有开创性,形成了系统性的创新成果。尤其是对全生产流程技术做了两方面的深度挖掘,一方面项目进行了大量的基础研究,深入研究了溶胶凝胶反应机理,探索了不同材料配方和工艺条件对材料结构性能的影响;另一方面项目以实现工业化批量生产为目标,以市场需求为导向,简化了工艺流程,优化了工艺条件,研制了全套专用生产设备。在此基础上,项目形成了一批专利、标准,产业技术体系初具雏形,为未来碳气凝胶产业的技术发展奠定基石!