[發(fā)明專利]覆碳泡沫鋁復合材料及其制備方法、集流體及過濾材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910161244.0
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109904459A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設計）人: 騫偉中;金鷹;崔超婕;繆永華;張抒婷;楊智皋;楊周飛;張剛;劉莎
• 申請（專利權）人: 中天儲能科技有限公司;江蘇中天科技股份有限公司;清華大學
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;B01D39/06;H01G11/68;H01G11/70
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產(chǎn)權代理有限公司 44334
• 代理人: 劉麗華;孫芬

本發(fā)明提供一種覆碳泡沫鋁復合材料，所述覆碳泡沫鋁復合材料為包覆型核殼結(jié)構，核體為鋁絲骨架和三維連通孔形成的泡沫鋁，殼層為碳層，所述碳層均勻包覆在所述鋁絲骨架的表面，所述碳層的厚度為0.34nm～4μm。本發(fā)明提供的覆碳泡沫鋁復合材料，在泡沫鋁結(jié)構上包覆連續(xù)碳膜，使多泡沫鋁膜材料的機械強度提高20?80％；用做儲能器件(電池，電容器，電池電容等)的集流體材料時，與不涂覆碳的泡沫鋁集流體相比，涂覆碳的泡沫鋁集流體與電極材料的接觸電阻降低50％?99.5％。

技術領域

本發(fā)明涉及材料領域，尤其涉及覆碳泡沫鋁復合材料及其制備方法、集流體及過濾材料。

背景技術

鋁基材料在工業(yè)中應用廣泛，主要包括各種導電、散熱、隔音用途及機械用途(如緩沖、減重與強度支撐)，目前2-4.5V鋰離子電池中，正極的集流體材料全是鋁的，鋁材制備成多孔薄膜狀材料，可以用作各種電化學儲能的集流體。制備多孔鋁的方法包括在多孔高分子薄膜上沉積鋁層，然后去除高分子基板；也可以將鋁粉進行粘合后燒結(jié)而得；也可以通過將鋁熔融，通入氣體，吹泡而得。但通孔型的多孔鋁薄膜具有孔隙率大，機械強度低，不方便快速制備電極極片的缺點。同時，多孔鋁在空氣中放置時，或即使是在保護氣體保護下，也容易在表面生成一層氧化膜，在與電極材料接觸時，接觸性較差，電阻較高，對于提高器件的功率密度不利。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種改進的覆碳泡沫鋁復合材料，其能夠有效提高泡沫鋁的機械強度以及降低與電極材料的接觸電阻。

一種覆碳泡沫鋁復合材料，所述覆碳泡沫鋁復合材料為包覆型核殼結(jié)構，核體為鋁絲骨架和三維連通孔形成的泡沫鋁，殼層為碳層，所述碳層均勻包覆在所述鋁絲骨架的表面，所述碳層的厚度為0.34nm～4μm。

進一步的，所述泡沫鋁為開孔狀的顆粒、塊狀或薄膜狀材料，所述泡沫鋁上的孔隙率為50-99％。

進一步的，所述三維連通孔的孔徑為1毫米以內(nèi)，所述鋁絲骨架為數(shù)十微米粗細。

一種所述覆碳泡沫鋁復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，將有機化合物涂覆在泡沫鋁上，在有溶劑存在的情況下，在50-100℃下干燥0.1-5小時，使溶劑揮發(fā)；

步驟2，在保護氣氛下升溫至250-660℃進行碳化0.5-8小時以在泡沫鋁表面形成碳膜，然后在保護氣氛作用下，溫度降至室溫后取出，其中升溫速率為10-50℃每分鐘；

步驟3，重復步驟1和步驟2，直至達到所需的碳膜的厚度。

進一步的，所述步驟1中的有機化合物為液態(tài)、固態(tài)或膏狀。

進一步的，所述步驟1中的有機化合物包括環(huán)氧樹脂、聚丙烯腈、聚烯烴、不飽和聚酯樹脂、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、液體橡膠中的一種或多種組合。

進一步的，所述步驟1中的溶劑包括醚類、醇類、酮類、芳烴類、鹵代烴類、酚類、酯類、酰胺、砜及亞砜類中的一種或多種。

進一步的，所述保護氣氛中的氣體為氬氣、氬氣中的一種或多種組合。

一種集流體，采用上述的覆碳泡沫鋁復合材料制成，所述覆碳泡沫鋁的兩側(cè)設有未包覆碳的區(qū)域，所述未包覆碳的區(qū)域用于焊接極耳。

一種過濾材料，采用上述的覆碳泡沫鋁復合材料制成，所述過濾材料用于過濾或吸附物質(zhì)，可以用于過濾或吸附陽離子、細胞、重金屬、非極性有機物以及顆粒等。