[發(fā)明專利]一種柔性集流體及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510653548.0
• 申請日: 2015-10-10
• 公開（公告）號: CN105140047A
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張易寧;劉永川;陳素晶;苗小飛;張祥昕;方建輝;王維;馮文豆;李偉;陳遠強
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號: H01G11/68
• 分類號: H01G11/68;H01G11/06;H01G11/84;H01M4/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于柔性集流體的技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一種柔性集流體及其制備方法和在柔性超級電容器、柔性鋰離子電容器、柔性鋰離子電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著可穿戴設(shè)備的發(fā)展，對于柔性超級電容器、柔性鋰離子電容器、柔性鋰離子電池等柔性儲能器件的需要也越來越迫切。其中，柔性導(dǎo)電基體是制約柔性儲能器件發(fā)展的重要部分。柔性基體必須是導(dǎo)電性好、可折曲并且具有一定的機械強度，現(xiàn)有的柔性導(dǎo)電基體主要包括金屬濺射薄膜、柔性集體上制備石墨烯或納米碳、金屬薄片、金屬箔等。但是這些材料及制備技術(shù)都存在非常昂貴、生產(chǎn)效率低或性能不高等問題。本發(fā)明柔性集流體不僅導(dǎo)電性及折曲性能好，而且工藝簡單、成本低，可應(yīng)用于柔性超級電容器、柔性鋰離子電容器、柔性鋰離子電池等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種柔性集流體，包括柔性基體層、設(shè)置在柔性基體層表面的粘接層以及設(shè)置在粘接層表面的柔性導(dǎo)電層，其中柔性導(dǎo)電層為從導(dǎo)電石墨紙剝離的導(dǎo)電石墨層或從導(dǎo)電碳紙剝離的導(dǎo)電碳層中的至少一種。

柔性基體層為聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的至少一種。

本發(fā)明提供一種柔性集流體的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，在柔性基體層的一個表面上設(shè)置粘接層；

步驟2，將一個表面包含粘接層的柔性基體層粘接于導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾嫉囊粋€表面上，對其施加壓力；

步驟3，將導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾紕冸x，包含柔性基體層、粘接層以及導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝拥囊幻嬷苽涑扇嵝约黧w。

步驟1中的柔性基體層為聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯中的至少一種，既有良好的粘接性，又具有強的耐酸堿性。

步驟2中以市售低成本的導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾紴槿嵝詫?dǎo)電層的原料，如將高碳磷片石墨經(jīng)化學(xué)處理，高溫膨脹軋制而成的石墨紙，常用于密封或散熱，該導(dǎo)電石墨紙也具有良好的導(dǎo)電性，但厚度較大，市售的最小厚度為330μm，質(zhì)地疏松、折曲性能差，不能直接用做超級電容器的柔性集流體。

步驟2中施加壓力的方法為按壓、擠壓、輥壓、沖壓中的至少一種。可以將包含柔性基體層、粘接層和導(dǎo)電石墨紙的樣品，放到壓片機的壓片平臺上，施加合適的壓力并保壓一段時間，后取出。也可以將樣品放到輥壓機上輥軸與下輥軸之間的間隙中，調(diào)節(jié)上輥軸與下輥軸之間的間隙距離，輥壓并取出，必要的話可以重復(fù)多次輥壓。一方面可以提高粘接層與石墨紙的粘接力，另一方面可以使石墨紙變得更加致密緊湊，提高石墨層的電導(dǎo)率和機械性能。

步驟3中將石墨紙剝離的方法為低成本、無污染、操作簡單的機械法剝離，替代化學(xué)品污染的化學(xué)法剝離或高成本的氣相剝離。可以用手工進行機械剝離，也可以用粘接力測試機器等工裝設(shè)備進行機械剝離。剝離后的柔性導(dǎo)電層厚度為15μm～65μm，更優(yōu)的為20μm～45μm。

本發(fā)明的顯著優(yōu)點在于：柔性集流體不僅導(dǎo)電性及折曲性能好，而且工藝簡單、成本低，本發(fā)明可應(yīng)用于柔性超級電容器、柔性鋰離子電容器、柔性鋰離子電池等。

附圖說明

圖1表示柔性集流體制作前示意圖

圖2表示石墨紙或?qū)щ娞疾紮C械剝離示意圖

圖3表示柔性集流體示意圖

圖4表示柔性集流體實物圖

符號說明

1柔性基體層

2粘接層

3石墨紙或?qū)щ娞疾?/p>

3-1導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?/p>

3-2剩下的石墨紙或?qū)щ娞疾?/p>

4柔性集流體

具體實施方式

本發(fā)明柔性集流體4的制備步驟為：

步驟1，在柔性基體層1的一個表面上設(shè)置粘接層2；

步驟2，將一個表面包含粘接層2的柔性基體層1粘接于導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾?的一個表面上，對其施加壓力；

步驟3，將導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾?剝離成導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?-1以及剩余導(dǎo)電石墨紙或?qū)щ娞疾?-2。柔性基體層1、粘接層2以及導(dǎo)電石墨層或?qū)щ娞紝?-1制備成柔性集流體4。

以下通過實施例對本發(fā)明進行進一步的說明，但本發(fā)明并不僅限于下述實施例

實施例1：