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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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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