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從校門走進園子，我們習慣于沖上等候在門口的校巴，一瞬間就將暑氣或寒流阻隔在門外。不知你有沒有留意到，載著你的，是一輛零排放的純電動汽車。當我們開始越來越享受新能源帶來的福利時，可能不會想到，如今環游在校園內的電動校巴，數十年前，也許還只是實驗室里一群人大腦里的一個想法……

1988年，現任清華大學深圳研究生院院長的康飛宇教授還是機械系一名青年教師，他所在的課題組剛剛開始聚焦于天然石墨的深加工技術。我國的天然石墨資源品質優良，儲量豐富，占全世界儲量的50%以上，但長期得不到有效的深加工利用，只停留在原材料的開采、出口銷售，或用于低端產品，如耐火材料。基于這樣的開發現狀，團隊開始尋求對天然石墨的深度開發，希望能提高資源的附加值，團隊首先開始對石墨層間化合物合成技術的持續關注與研究，發明了電化學法制備優質可膨脹石墨的方法，并且迅速得到了轉化生產。

1994年前后，課題組開始探究將天然石墨用于鋰離子電池負極材料的研究，陸續發明了雙氧水-硫酸共插層技術、微膨化改性、球形化和包覆等技術，并且和企業合作，逐步放大，在鋰電池應用中取得了很好的效果。

長期以來，鋰離子電池在商業化過程中大多使用人造石墨作為負極，而我國的部分企業率先使用天然石墨。“以前天然石墨在鋰電池負極的應用中存在問題，如循環性能差，快充能力不好，面對越來越大的新能源存儲和電動車需求量，電池容量也有待提高，我們的核心工作就是圍繞著解決這些問題開展的。”康飛宇介紹說。中國有非常好的鋰離子電池工業背景，非常有利于產學研相結合，將實驗室研究成果迅速投入到工業化生產中并收獲反饋，不斷再完善技術。通過這種方式，項目組逐步開發出可快速充放電、工作溫度范圍寬和循環壽命長的微膨改性石墨負極材料、具有優異高倍率性能和低膨脹率的負極材料和高容量且循環性能優異的硅石墨復合負極材料。在實驗室階段成功并獲得國家授權發明專利后，這些技術和發明被深圳翔豐華和內蒙古瑞盛新能源等合作企業迅速應用于產品化中。

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鋰電池負極材料的改進已經有了顯著的突破，那么正極導電呢？課題團隊將目光聚焦到石墨烯上，石墨烯技術在2004年被曼徹斯特大學兩位教授發現并成功地從石墨中分離出石墨烯，他們在2010年獲得了諾貝爾物理學獎。石墨烯是目前世界上能夠合成的最薄的物質，僅僅一個碳原子層厚度，是碳原子按照六角網狀無限延伸的平面結構。天然石墨可以看成是自然界將無數層石墨烯疊摞在一起的塊體材料，如果能夠將其一層層剝離，就得到了極薄的石墨烯材料。康飛宇回憶說，“在石墨烯制備技術方面，我們一直在進行著研究，從氧化插層、到剝離還原，我們都有獨到之處。我們也很快和企業開始合作放大并進行產業化，核心應用是將石墨烯用作正極材料的導電劑。”課題團隊發明了溫和條件下高品質石墨烯的低成本、宏量制備技術，提出了基于“點-面”模型的石墨烯導電劑應用技術，相比于傳統使用導電炭黑作為添加劑，石墨烯導電效果好、體積能量密度高，“不同體系鋰電池的能量密度能提高3-8%，這對電池的性能改善是很大的貢獻。”在石墨烯導電劑應用方面，課題組和東莞鴻納、比亞迪等企業進行密切合作，進展非常快。目前，不少鋰電廠家都在應用石墨烯導電劑。

鋰電池行業在國際上曾一度是美日技術領先，生產主要集中在中日韓三國，天然石墨和石墨烯項目的成功研發和產業化讓我國的鋰電池產業如日中天，中國的產量現在已超過日本。談起鋰電池的國際產業布局，康飛宇認為，對新能源存儲和電動車推廣的需求急速增長是國際趨勢，各國間也需要密切加強在技術研發、產業化和實際應用等方面的交流學習與合作。

2018年初，團隊的研究課題“高性能鋰離子電池用石墨和石墨烯材料”獲得了2017年國家技術發明獎二等獎。回顧這一路的研究歷程，康飛宇始終強調和工業界的密切合作，“一項實驗室技術，最終需要放大到產業的實際應用中去。如何進行產業化，把握好技術投入生產的時間從而形成產品的價格優勢，進一步提升和穩固我國在鋰電池行業的話語權？面對這一問題，我認為高校要通過不斷加強與產業界的合作來解決。”康飛宇說。

一片天然石墨，從實驗室的研究臺走向產業化的生產線，最終，以一種高附加值的方式服務于我們現在的生活——科技服務生活，這正是康飛宇和團隊里每一位科研工作者的追求。從研究石墨課題到今天開發石墨烯，三十年已經過去，未來還有多少個三十年？康飛宇和他的團隊相信，只要有新的能源和技術需求，他們就不會止步……