從按克生產(chǎn)到按噸生產(chǎn)

中國徐州網(wǎng)-徐州日報(bào)訊 記者 孫馮燕 王春瑩 崔文文

“這是目前國內(nèi)唯一一條噸級MXene導(dǎo)電漿料生產(chǎn)線?！?月4日，徐州納烯新材料研究院院長屠興超站在僅170平方米的實(shí)驗(yàn)室介紹道，“MXene的量產(chǎn)將加快實(shí)現(xiàn)超級快充模式的普及，對電動(dòng)汽車市場產(chǎn)生巨大影響?！?/span>

MXene究竟是什么“神奇材料”？如何能夠讓“充電5分鐘續(xù)航200公里”的超級模式成為主流？

2011年，美國德雷賽爾大學(xué)項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了MXene——金屬層和碳層交替的二維納米材料。

透過手套箱，屠興超指著其中一個(gè)容量約50毫升，裝著蓬松墨粉的試劑瓶說：“這就是MXene粉體，不到半克的重量，市價(jià)在500到1000元?！?/span>

“MXene看起來像三明治，兩層氧化物就像面包，中間填充導(dǎo)電碳和金屬。MXene層可以像多層薯片一樣疊加在一起，進(jìn)一步增加續(xù)航能力?！蓖琅d超說。

在MXene“出世”后，因其獨(dú)特的性能和應(yīng)用前景受到廣泛關(guān)注。研究院主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)敏銳地意識到，這是能夠大幅提升鋰電池倍率性能的理想材料，隨即展開系統(tǒng)性研究。

他們深入分析了MXene材料的化學(xué)、物理和電化學(xué)特性，認(rèn)為MXene是實(shí)現(xiàn)鋰電池超級快充續(xù)航的關(guān)鍵材料。但當(dāng)時(shí)MXene材料只能按克售賣，成本過高，導(dǎo)致其無法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化走入大眾的生活。

如何實(shí)現(xiàn)MXene量產(chǎn)？這道難題擺在研究團(tuán)隊(duì)面前。經(jīng)過十余年的不斷嘗試和改進(jìn)，團(tuán)隊(duì)發(fā)明的循環(huán)蒸汽刻蝕和誘導(dǎo)自剝離技術(shù)，成功解決了MXene材料大規(guī)模量產(chǎn)的難題，產(chǎn)率從傳統(tǒng)方法的30%左右提升至99%以上。

2021年，徐州納烯新材料研究院正式成立，同年，全球首例MXene粉體公斤級以上規(guī)模的產(chǎn)線在研究院投入使用。

此后3年時(shí)間，研究院全力推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)、裝配和調(diào)試以及產(chǎn)品中和性能的驗(yàn)證等工作，終于在今年實(shí)現(xiàn)了MXene材料粉體和漿料噸級不間斷生產(chǎn)。

2011年至今，從實(shí)現(xiàn)MXene粉體按克生產(chǎn)，到建成公斤級粉體產(chǎn)線，再到設(shè)計(jì)噸級MXene導(dǎo)電漿料產(chǎn)線，研究團(tuán)隊(duì)正在逐步實(shí)現(xiàn)MXene商業(yè)轉(zhuǎn)化的量產(chǎn)目標(biāo)。

“為進(jìn)一步加快MXene量產(chǎn)進(jìn)度，我們從深圳招聘來技術(shù)人才，搭建起噸級生產(chǎn)線，定制化配置MXene導(dǎo)電漿料?！蓖琅d超說。

正在檢查MXene漿料生產(chǎn)設(shè)備的楊深正是屠興超口中的人才。去年十月份，楊深放棄了深圳某公司的高管工作，選擇與研究院一同推進(jìn)MXene市場轉(zhuǎn)化，目前擔(dān)任徐州納烯新材料研究院總經(jīng)理一職。

“起初我還不相信徐州有團(tuán)隊(duì)研究MXene，來調(diào)研之后，才得知他們已經(jīng)開始推進(jìn)噸級產(chǎn)線。”楊深說，“沒想到徐州還有這樣一家新材料研究院?！?/span>

聚英才而用之，為培育新質(zhì)生產(chǎn)力注入不竭動(dòng)能；同時(shí)不同企業(yè)的合作意向，也加快了MXene的應(yīng)用進(jìn)度。

“剛剛收到的消息，下周二上海有一家公司準(zhǔn)備來研究院考察?！睏钌钫跒榻哟髽I(yè)做著準(zhǔn)備，“幾乎每周都會(huì)有2-3批企業(yè)來訪。”

MXene導(dǎo)電漿料應(yīng)用領(lǐng)域集中在新能源汽車電池，能夠有效解決新能源汽車充電速度過慢的問題。提及下一步規(guī)劃，研究院總經(jīng)理?xiàng)钌畋硎荆壳白罹o要的是加快MXene的市場轉(zhuǎn)化。

“只有拉近實(shí)驗(yàn)室到市場的距離，才能實(shí)現(xiàn)科技成果的真正轉(zhuǎn)化，現(xiàn)在研究院正帶著MXene，參加各種大型的‘相親會(huì)’?！睏钌钏f的“相親會(huì)”是指論壇、學(xué)術(shù)交流會(huì)或者電池行業(yè)展會(huì)等，截至5月底，已有5家頭部企業(yè)在會(huì)上與研究院達(dá)成合作，推進(jìn)投產(chǎn)測試。

如今，遠(yuǎn)在一千公里之外，某頭部電池企業(yè)的生產(chǎn)車間里，MXene漿料經(jīng)過混合處理注入電芯，通過測試后企業(yè)將與徐州納烯新材料研究院深度合作，共同突破電池領(lǐng)域顛覆性技術(shù)難題。

“研究院正在著手規(guī)劃新場地，預(yù)計(jì)今年至少增加4條生產(chǎn)線，規(guī)模比現(xiàn)在大5-10倍。”屠興超對于MXene的應(yīng)用前景充滿信心。