CN108231428A - 一种微孔导电片式电极及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微孔导电片式电极及其加工工艺，其包括石墨烯电极本体，所述石墨烯电极本体包括结合在一起的石墨烯材料和导电骨架，石墨烯电极本体具有若干微孔，微孔与石墨烯电极本体表面连通。此款微孔导电片式电极的加工工艺无需采用粘合剂，直接借助导电骨架支撑，和结合一定强度的挤压力度，使得石墨烯粉体之间、石墨烯与骨架结合成稳定的一团，并且，石墨烯粉体之间还具有一定的微孔（孔隙），使其作为超级电容电极时，电解液中正离子可以从微孔进出。
Description
技术领域
本发明涉及电子材料，特别是一种微孔导电片式电极及其加工工艺。
背景技术
超级电容器又叫电化学电容器、黄金电容、法拉第电容；包括双电层电容器和赝电容器,其通过极化电解质来储能。它是储能过程可逆的一种电化学元件，可以反复充放电数十万次。
超级电容器的核心元件是电极，电极的制造工艺目前分为干电极与湿电极两种技术。干电极技术是仅通过干混活性碳粉和粘合剂加工成电极。湿电极技术在制作电极的过程中，除了活性碳粉和粘合剂还需加入液态的溶剂。由于液态溶剂会影响超级电容器的工作性能，因此还需使用烘箱对其进行干化处理，将溶剂从电极中去除。这意味和干电极技术相比，湿电极技术工序更长，而且有额外的生产成本。另外，烘干处理很难将溶剂彻底去除。在超级电容器工作过程中，溶剂杂质会发生反应产生额外物质，影响电极和电解质的性能。而反应产生的气体更会加速超级电容器的老化。因此，采用湿电极技术的超级电容器相对寿命较短，可靠性低，稳定性差。当日，目前的干电极由于存在粘合剂，粘合剂将会堵塞电极中一定数量的空隙，影响电极的导电导热效果，因此，也会使得超级电容的性能减弱。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种结构简单、合理，导电导热性能好、表面积大的微孔导电片式电极，以克服现有技术的不足。
本发明的一目的是这样实现的：
一种微孔导电片式电极，其特征在于：包括石墨烯电极本体，所述石墨烯电极本体包括结合在一起的石墨烯材料和导电骨架，石墨烯电极本体具有若干微孔，微孔与石墨烯电极本体表面连通。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的一种方案，所述导电骨架呈三维网络结构，其具有若干空洞，空洞与导电骨架表面连通或者空洞之间相互连通，石墨烯材料填充在所述空洞内、并与导电骨架共同挤压形成所述石墨烯电极本体。
所述导电骨架为泡沫金属、泡沫碳或碳纤维。所述泡沫金属为泡沫铝、泡沫铜、泡沫银或泡沫镍等。
所述导电骨架呈网状，其设有一层以上，表面具有若干网孔，石墨烯材料填充在所述网孔内、并与导电骨架共同挤压形成所述石墨烯电极本体。
所述导电骨架为金属网或碳纤网。
所述石墨烯电极本体呈板状或片状，其厚度H为0.1mm-10mm。
本发明的另一目的在于提供一种加工容易、加工成本低的微孔导电片式电极的加工工艺，以克服现有技术的不足。
本发明的另一目的是这样实现的：
一种微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：将导电骨架放置在模腔内，然后将一定量的石墨烯粉料平铺在模腔内的导电骨架上，最后，通过给模腔内施加一定的压力，使得石墨烯粉料与导电骨架挤压在一起，形成具有多孔结构的石墨烯电极本体。
本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：
作为更具体的一种方案，在给模腔施压前尽可能将石墨烯粉料填入导电骨架的空洞内。
本发明的另一目的还可以这样实现的：
一种微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：将导电骨架和一定量的石墨烯浆料放置在模腔内，然后，通过给模腔内施加一定的压力，使得石墨烯浆料与导电骨架挤压在一起，并且将石墨烯浆料水分烘干，形成具有多孔结构的石墨烯电极本体。
在给模腔施压前尽可能使石墨烯浆料渗入导电骨架的空洞内。
本发明的有益效果如下：
（1）此款微孔导电片式电极中石墨烯材料和导电骨架共同挤压结合，形同钢筋混凝土结构，钢筋相当于骨架，混凝土相当于石墨烯材料，成型后具有较强的咬合力，可以定型于某一形状，从而可以作为超级电容电极或电池电极使用；
（2）此款微孔导电片式电极主要应用于超级电容和电池中，作为正极使用，也可以与集电极结合在一起，如需与引脚连接，可以在石墨烯电极本体表面溅射金属层；
（3）此款微孔导电片式电极还可以直接充当导热体使用，如果骨架具有磁性，其还可以作为磁材使用；
（4）此款微孔导电片式电极的加工工艺无需采用粘合剂，直接借助导电骨架支撑，和结合一定强度的挤压力度，使得石墨烯粉体之间、石墨烯与骨架结合成稳定的一团，并且，石墨烯粉体之间还具有一定的微孔（孔隙），使其作为超级电容电极时，电解液中正离子可以从微孔进出；
（5）此款微孔导电片式电极的加工工艺无需采用粘合剂，避免堵塞微孔，也不会在其应用在超级电容时产生有害气体，更不会影响其散热和导电性能，所以，制造出来的石墨烯电极导电导热性能好、表面积大、安全可靠。
附图说明
图1为本发明一实施例侧视结构示意图。
图2为图1中A处放大结构示意图。
图3为本发明中导电骨架结构示意图。
图4为本发明加工过程结构示意图。
图5为本发明俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2、图3和图5所示，一种微孔导电片式电极，包括石墨烯电极本体10，所述石墨烯电极本体10由石墨烯材料1和导电骨架2构成，导电骨架2呈三维网络结构，导电骨架2具有若干空洞21，空洞21与导电骨架2表面连通，以及空洞21之间相互连通，石墨烯材料1填充在所述空洞21内、并与导电骨架2共同挤压形成所述石墨烯电极本体10，石墨烯电极本体10具有若干微孔3，微孔3与石墨烯电极本体10表面连通。
所述导电骨架2为泡沫金属铝骨架或泡沫金属铜骨架。
所述石墨烯电极本体10厚度H为0.1mm-10mm。
所述石墨烯材料1为石墨烯粉料；所述石墨烯电极本体10呈板状或片状。
结合图4所示，一种微孔导电片式电极的加工工艺，将导电骨架2放置在工装模具4的模腔41内，然后将一定量的石墨烯粉料平铺在模腔41内的导电骨架2上，并尽可能将石墨烯粉料填入导电骨架2的空洞21内；最后，通过给模腔内施加一定的压力，使得石墨烯粉料与导电骨架2挤压在一起，形成具有多孔结构的石墨烯电极本体10。
所述模腔俯视呈方形（40cm*40cm），其底部和外周封闭，顶部敞开。从模腔41顶部放入压板5，然后通过压板5沿F箭头方向对石墨烯粉料和导电骨架2进行施压（压力为10至500吨），使石墨烯粉料和导电骨架2形成板状或片状的石墨烯电极本体10。
Claims (10)
1.一种微孔导电片式电极，其特征在于：包括石墨烯电极本体（10），所述石墨烯电极本体（10）包括结合在一起的石墨烯材料（1）和导电骨架（2），石墨烯电极本体（10）具有若干微孔（3），微孔（3）与石墨烯电极本体（10）表面连通。
2.根据权利要求1所述微孔导电片式电极，其特征在于：所述导电骨架（2）呈三维网络结构，其具有若干空洞（21），空洞（21）与导电骨架（2）表面连通或者空洞（21）之间相互连通，石墨烯材料（1）填充在所述空洞（21）内、并与导电骨架（2）共同挤压形成所述石墨烯电极本体（10）。
3.根据权利要求2所述微孔导电片式电极，其特征在于：所述导电骨架（2）为泡沫金属、泡沫碳或碳纤维。
4.根据权利要求1所述微孔导电片式电极，其特征在于：所述导电骨架（2）呈网状，其设有一层以上，表面具有若干网孔，石墨烯材料（1）填充在所述网孔内、并与导电骨架（2）共同挤压形成所述石墨烯电极本体（10）。
5.根据权利要求4所述微孔导电片式电极，其特征在于：所述导电骨架（2）为金属网或碳纤网。
6.根据权利要求1所述微孔导电片式电极，其特征在于：所述石墨烯电极本体（10）呈板状或片状，其厚度H为0.1mm-10mm。
7.一种微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：将导电骨架（2）放置在模腔内，然后将一定量的石墨烯粉料平铺在模腔内的导电骨架（2）上，最后，通过给模腔内施加一定的压力，使得石墨烯粉料与导电骨架（2）挤压在一起，形成具有多孔结构的石墨烯电极本体（10）。
8.根据权利要求7所述微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：在给模腔施压前尽可能将石墨烯粉料填入导电骨架（2）的空洞（21）内。
9.一种微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：将导电骨架（2）和一定量的石墨烯浆料放置在模腔内，然后，通过给模腔内施加一定的压力，使得石墨烯浆料与导电骨架（2）挤压在一起，并且将石墨烯浆料水分烘干，形成具有多孔结构的石墨烯电极本体（10）。
10.根据权利要求9所述微孔导电片式电极的加工工艺，其特征在于：在给模腔施压前尽可能使石墨烯浆料渗入导电骨架（2）的空洞（21）内。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20180629 |