[发明专利]一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔装置及方法

说明书

本发明涉及表面处理及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔装置及方法。包括传输装置、清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元、计算机、机体；清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元依次安装于机体上，计算机通过电缆连接并控制传输装置、清洁烘干装置、检测单元、激光单元、涂覆单元。本发明将石墨烯与碳粉混合均匀，利用静电原理在铝箔表面喷涂上一层碳粉，通过对涂碳过程的精确控制提高了生产效率，降低了生产成本，保证铝箔表面的碳层分布均匀致密，碳粉厚度均匀一致，使涂碳层与铝箔基体结合更紧密，从而得到导电良好、强度韧性好、容量大的涂碳铝箔材料。

技术领域

本发明涉及表面处理及薄膜制备技术领域，尤其涉及一种静电激光吸附石墨烯技术制备涂碳铝箔装置及方法。

背景技术

众所周知，由铸造铝锭经过压延能够得到性能优良的铝箔产品，其用途根据使用环境、人类需求及特殊要求等广泛应用于食品、饮料、香烟、药品、照相底板、家庭日用品等不同领域，是人类生活中不可缺少的材料之一。特别是在电池、电容器领域，由高纯铝加工得到的光箔在经过腐蚀化成或表面涂层后得到性能优良的正负极材料，应用极为普遍。

电极箔作为电池、电解电容器的主要正负极材料已经普及产业化，目前向着高容量、大存储的方向发展，而影响其性能的关键因素是经过腐蚀的表面空洞数量和深度，考虑到流经铝箔的电流大小不同可能造成穿孔短路等现象，一直制约着电极箔的发展。应用于电池及电容器的涂碳铝箔，目前成为行业的热点开发材料，其制备方法和工艺也在不断的改进和创新，传统的涂碳铝箔制备工艺主要有以下几个主要步骤：首先，采用高纯铝经过轧制、退火、表面处理等得到不同厚度要求的光箔；其次，通过涂覆工艺得到涂碳铝箔；最后再经过后处理得到满足技术要求的产品。

涂碳铝箔近年来发展迅速，利用功能涂层对电池导电基材进行表面处理是一项突破性的技术创新，涂碳铝箔就是将分散好的C颗粒、石墨等导电性能良好的纳米颗粒通过涂覆工艺，均匀地涂覆或粘附在基体表面，提供较好的静态导电性能的同时聚集有效物质颗粒产生的微电流，大幅降低接触电阻，并能提高两者之间的附着能力，可减少粘结剂的使用量，进而使电池的整体性能产生显著的提升。业内关于涂碳铝箔的相关产品正在逐渐发展创新，如山东精工电子科技有限公司公开了一种倍率循环改善型磷酸铁锂电池及其制备方法(申请号：CN104577012A)，采用涂碳箔，可以大幅度降低正负极材料与集流体之间的接触内阻，提高两者之间的粘附力，有效地提高材料的倍率放电性能。北理工邓龙征等人针对涂碳铝箔的性能进行了分析，发现与使用普通铝箔作为集流体相比，通过使用涂碳铝箔可以使得电池的内阻降低65％左右， 容量提高约15％左右，10C放电倍率下,平台增加 0.3～0.4V，使用涂碳铝箔电芯的常温自放电率、容量恢复率也较高，但在电池低温性能方面，使用涂碳铝箔对低温性能并无改善。

针对涂碳铝箔的缺点，如导电性还不够好、材料强度不够高以及低温下涂碳铝箔的性能不稳定或性能指标无明显改善等问题，近年来新的涂覆材料孕育而生，具有二维晶体结构特征的石墨烯，因具有良好的导电性、低电阻率、高强度和韧性等众多优点而成为研究的热点和焦点。随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。

近年，美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件。微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革命性发展。当前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术，需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。

目前涂碳铝箔普遍使用传统的涂覆工艺及网格涂覆法，如何将石墨烯以涂层的形式与基体相结合并使复合材料具有优良的性能也是当年今研究的焦点与技术难题，尽管美国等开发的石墨烯电容器已具雏形，但离产业化还较远，且未具体详尽说明或公开石墨烯涂覆的相关技术。

发明内容