專利名稱：一種高性能鋁/碳復合電極箔及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁/碳復合電極箔及其制備方法。具體而言，本發(fā)明涉及可作為鋁電解電容器、超級電容器、鋰離子電池等器件所用的電極材料或電極集電體材料的一種鋁/碳復合電極箔的制造方法，屬于能源材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
常用儲能器件如電容器、電池為了保證其使用性能都具有高容量、低內(nèi)阻的性能要求，以獲得更大的能量儲量和輸出效率。儲能器件如電容器(電池)的主要構(gòu)造是陽極/ 介電材料(電解質(zhì))/陰極/集電極。電極材料對儲能器件的容量、內(nèi)阻具有極其重大的影響。要使儲能器件得到高容量，電極材料必須具有較大的表面積。同時電極材料的電阻是儲能器件的等效串聯(lián)電阻(ESR)的重要構(gòu)成部分。鋁電解電容器的陽極材料是表面生成絕緣氧化鋁的化成鋁箔，陰極是電解液、無機半導體、導電高分子，與陰極連接的集電極多使用擴大了面積的鋁箔，稱為電極箔。傳統(tǒng)的擴大電極箔表面積的方法是對鋁箔進行腐蝕。但是腐蝕會降低電極箔的強度，在保證一定的機械強度下腐蝕法提高容量的程度有限，此外，腐蝕法對鋁箔的雜質(zhì)含量有特殊要求， 因而對其生產(chǎn)加工有特殊限制?；诟g法擴大容量的這些不足，近年開發(fā)了在鋁箔表面涂覆含碳材料提高容量的方法。雙電層電容器的極化電極是將含碳活性物質(zhì)包覆在鋁箔集電極表面制成。鋰離子電池常用的負極材料石墨一般負載在箔材上基體上構(gòu)成電極。以上的應用均要求涂碳鋁箔具有低內(nèi)阻和高比表面積。同時為滿足制作工藝及穩(wěn)定性要求，涂碳鋁箔還應具有較高的密接性，以防止碳層從電極上剝落。作為在鋁箔基體上施加碳層的方法，日本東洋鋁株式會社的呂明哲、足高善也等在專利CN101027736A、和CN1777965A中提出一種包含鋁箔、含碳層以及二者之間形成的鋁/碳化合物作為媒介物的電極構(gòu)件，特征制備方法是將含碳物質(zhì)通過粘接劑、水、溶劑等手段涂覆在鋁箔基體上，干燥后在含烴物質(zhì)的密閉空間進行熱處理生成鋁/碳化物媒介提高鋁基體和碳層的密接性，并降低內(nèi)阻，但該方法加熱步驟中必須使用可燃易爆的烴類物質(zhì)，烴類物質(zhì)資源有限，價格高昂，生產(chǎn)過程中的安全控制要求高，對設備及廠房都有特殊的防爆要求，大大增加了生產(chǎn)成本。潘應君在申請專利CN 101923961 A中提出將導電炭黑、分散劑、有機粘接劑混合后加入溶劑攪拌均勻制成漿料涂覆在經(jīng)過NaOH溶液預處理的鋁箔表面，然后放入真空爐，在真空度ΙΟ-Γ Ο-lPa、溫度300-660°C條件下熱處理l_40h，自然冷卻到室溫制成鋁碳復合箔。該法克服了東洋鋁公司使用易燃易爆氣氛的限制，且取得了較高的容量，但是該法以炭黑為導電劑，由于炭黑的導電性能比石墨差，因此其產(chǎn)品的電阻較高；并且其工藝需要對鋁箔進行預處理，工藝流程復雜，且熱處理后需要在真空爐內(nèi)自然冷卻至室溫，耗時過長，大大降低了生產(chǎn)效率。近藤敬一、島本秀樹在專利CN 1910711 B中通過將碳施加在鋁箔上并加熱到合金化溫度以上來形成低內(nèi)阻鋁碳電極，其中包括以下步驟1、將所用鋁箔進行等離子預處理；2、涂在鋁箔上覆氟化鋁層；3、通過真空沉積、濺鍍和化學氣相沉積法將碳施加在鋁箔上；4、加熱涂覆了碳層的鋁碳極片到鋁、碳合金化溫度以上形成電極。但該法要用到等離子預處理、真空沉積、濺鍍和化學氣相沉積等高能處理手段，設備昂貴、工藝控制過程復雜，成本極高。Seiji Nonaka, Ibaraki-shi 等在美國專利US 2002/0080558 Al 中采用壓入和涂層結(jié)合的方法制作電容器的電極材料，具體做法如下1)用爆破或刻蝕的方法使鋁箔表面粗化；2)將碳粒子均勻涂于鋁箔表面，或通過溶入揮發(fā)性溶劑(如水、甲醇)中充分分散后涂于鋁箔表面后干燥的方法來均布，活性炭粒子和鋁箔的重量比約為1 :2，然后通過滾壓機垂直于鋁箔表面施力，將碳粒子壓入鋁箔內(nèi)制成含碳鋁箔；3)再次對鋁箔施以刻蝕或爆破的方法使碳粒子部分暴露于表面；4)用活性碳和粘結(jié)劑纖維素，輔以適當?shù)膿]發(fā)性溶劑(如水和甲醇)制成漿料浸漬或涂于鋁箔表面，低溫干燥后加熱，形成一活性碳層。但此法工序復雜繁多，難以控制，通過碳粒子和碳層的鍵合形成的粘接強度有限，且最后的活性炭層的涂覆使用粘接劑纖維素會大大增加電極材料的內(nèi)阻。日本專利特開2000-164466號公報中揭示了一種在鋁箔基體上設置碳的中間膜或貴金屬中間膜，再涂覆碳等活性物質(zhì)層的方法，但此法的碳中間膜或貴金屬中間層通過濺射、氣相沉積等高能方法形成，控制復雜，成本高昂且生產(chǎn)效率較低。在中國專利CN1015923962A中阮殿波、陳照平等人公開了一種將鋁箔基體、石墨導電膠層和活性炭涂覆層跌加后施行輥壓工藝的活性炭電極制備方法，但此法的石墨導電膠層和活性炭涂覆層都使用粘接劑，粘接強度有限，且會增加極片內(nèi)阻。Akihiko Yoshida等人在美國專利US 5150283 A中通過活性碳和一種提高導電率的助劑(如乙炔黑)溶于甲基或羧甲基纖維素的水溶液中制成漿料，然后通過浸漬，涂布或印刷的方法在鋁基體表面形成一層薄膜，空氣中干燥30min后再用近紅外100°C下干燥Ih左右，由此得到雙電層電容器的陰極。但是僅通過纖維素類粘接劑提供粘接強度及其有限，同時纖維素類粘接劑的使用會導致較大的電阻。大量生產(chǎn)實踐經(jīng)驗證明，普通電極粘接劑如丁苯橡膠、纖維素類粘接劑，對極片的電阻影響很大，在較低的添加量下，如3-8%，即可使電阻顯著上升，從而限制了其用量，故使用普通電極粘接劑制得的極片所能得到的粘接強度有限，電阻也較大，而且不耐高溫。上述各種技術(shù)，不管是通過粘接劑、中間層還是輥壓獲得的極片，都不能取得比表面積、粘接強度和低內(nèi)阻的統(tǒng)一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種安全可靠、經(jīng)濟高效的制備高容量、高粘接強度、低內(nèi)阻和耐高溫的高性能鋁/碳復合電極箔及其制備方法。本發(fā)明的一種高性能鋁/碳復合電極箔，其組成包括基體鋁箔及形成于鋁箔表面的含碳層，含碳層包括導電性較高的石墨顆粒和包覆在石墨顆粒周圍并起連接作用的無定形碳層。本發(fā)明制成的高性能鋁/碳復合電極箔不依靠粘接劑來粘接碳層，而是依靠導電石墨顆粒表面原位生成的無定形碳層將導電石墨顆粒和鋁箔基體連接成一體，結(jié)晶態(tài)的石墨和無定形碳連接相的結(jié)合使得極片獲得導電性、粘接強度和與有機電解質(zhì)相容性的統(tǒng)一，克服了單一石墨與有機電解質(zhì)相容性不好的弊端與用無定型的炭黑作為導電材料時導電性和穩(wěn)定性不足的缺陷。同時，含碳層和鋁箔基體之間存在一定深度的相互擴散層，這即是說，和含碳層接觸的鋁箔表面具有高于鋁箔基體內(nèi)部的碳元素濃度，具有一個從表面向內(nèi)部階梯遞減的碳擴散層。同樣，和鋁箔接觸的含碳層表面也有高于其余部分的鋁元素濃度，具有一個從界面面向外部階梯遞減的鋁擴散層。這種相互擴散層的存在也有一定程度的提高鋁箔基體和含碳層結(jié)合力的作用。此外，導電石墨顆粒表面原位生成的無定形碳層具有多孔和不規(guī)則網(wǎng)絡形態(tài)，可以增大含碳層的表面積。本發(fā)明所述的一種高性能鋁/碳復合箔及其制備方法，其主要工序是將石墨粉、 有機樹脂和活性添加劑在有機溶劑中混合制成漿料，涂覆在鋁箔上，干燥后在隔絕氧氣的條件下進行熱處理，制成鋁/碳復合箔。混合制備漿料過程是將有機樹脂溶于有機溶劑后在攪拌條件下逐步添加活性添加劑和石墨粉得到漿料。本發(fā)明的所述的石墨粉優(yōu)選的是球形石墨，更優(yōu)選的是球形石墨粒徑在 0. 1-30 μ m之間。相對于無定形程度較高的炭黑來說，石墨晶體結(jié)構(gòu)完整穩(wěn)定，導電性極好， 和起連接作用的無定型碳層復配可獲得導電性、粘接強度和與有機電解質(zhì)相容性的統(tǒng)一， 克服了單一石墨與有機電解質(zhì)相容性不好的弊端與用無定型的炭黑作為導電材料時導電性和穩(wěn)定性不足的缺陷。本發(fā)明中的石墨粉也可以用活性炭、碳納米管、碳纖維、中間相碳微球中的一種或幾種的混合物代替。本發(fā)明的有機樹脂優(yōu)選的有機樹脂包括氨甲酸乙酯樹脂、丙烯晴樹脂、聚酰胺醋酸乙樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、酚醛樹脂、烯酯樹脂、氯乙烯樹脂、氯乙烯共聚樹脂、氯乙烯醋酸乙烯共聚合成樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯樹脂、尿素樹脂、醋酸乙烯脂及其相關(guān)改性樹脂中的任意一種或幾種的混合物，粘接劑的含量優(yōu)選范圍是總物料(不包括溶劑)的 lwt%_80wt%o本發(fā)明的所述的活性添加劑優(yōu)選的是交聯(lián)劑類的四氣鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、2-乙基-4甲基咪唑、2，5-二甲基-2，5 二叔丁基過氧化己烷、過氧化苯甲酰、四甲基乙二胺，和偶聯(lián)劑類型的鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物，更優(yōu)選的是不同功效的添加劑的之間起協(xié)同作用的復配。本發(fā)明中的活性添加劑能同時與有機樹脂大分子、基體鋁箔及碳素材料表面的無機官能團均能發(fā)生鍵合，能有效的改善碳素材料、鋁箔基體與有機樹脂之間的界面，使界面粘接強度得到明顯提升，同時它還具有表面活性劑的作用，有利于漿料的混合分散。經(jīng)試驗探索，優(yōu)選用量為總物料(不包括溶劑)的 0. 5wt%-15wt%。本發(fā)明的有機溶劑優(yōu)選的是丙二醇甲醚、碳酸丙烯脂、碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂、 碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙異丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、Y-丁內(nèi)酯、N-甲基吡咯烷酮中的任意一種及幾種的混合物，通過調(diào)節(jié)加入溶劑的量來調(diào)節(jié)漿料的固含量在5wt%-80wt%，從而調(diào)節(jié)碳層涂覆厚度。本發(fā)明的鋁箔基體優(yōu)選陰極鋁箔，優(yōu)選鋁箔的純度為90-100%，在涂覆之前可以用噴砂、腐蝕等眾所周知的方法粗化，更優(yōu)選的是在涂覆之前通過磷化、鉻磷化等化學轉(zhuǎn)化方法生成一層鈍化膜作為涂裝底層。本發(fā)明的制備方法中，對涂覆方式無特別限定，可以通過浸漬、刮涂、印刷、打印等方法在鋁箔單面或雙面上施加碳層。本發(fā)明工藝過程中的干燥過程不限定方式，只需將所有溶劑除去即可，可以通過
5烘箱烘干，也可以自然晾干或風干。本發(fā)明中高性能鋁/碳復合箔的制備方法中，熱處理的氣氛為隔絕氧氣的氣氛， 可以是隊41~2等惰性氣體氛圍，也可以是真空氛圍，或者還原性氣氛。其中還原性氣氛可以通過直接通入CO、H2、水煤氣等還原性氣體，或在惰性氣氛中放置炭黑、活性碳、石墨、中間相碳微球、碳納米管、碳纖維等碳材料得到。碳熱處理的溫度優(yōu)選是400-620°C，熱處理時間優(yōu)選在0. 5-48h之間。此項熱處理主要通過碳化有機樹脂使極片表面電阻降低，同時與石墨粉末充分混合的有機樹脂碳化后原位生成的無定形碳網(wǎng)絡與石墨化程度極高的石墨顆粒連接緊密，使極片在保持較高的粘接強度的同時得到較低的內(nèi)阻。本發(fā)明的所提供的一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，可以在熱處理前或熱處理后施加適當?shù)能堉乒ば?，以獲得更高的粘接強度。本發(fā)明高性能鋁/碳復合箔的制備方法跟現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點
(1)本發(fā)明制備的高性能鋁/碳復合箔克服了現(xiàn)有大部分產(chǎn)品因依賴粘接劑導致的表面電阻高、粘接強度有限的問題，同時具有低表面電阻和高粘接性。(2)無需使用烴類物質(zhì)，制備工藝簡單可控，安全可靠、經(jīng)濟高效，設備投資少，原料廉價易得，具有成本優(yōu)勢。綜上所述，本發(fā)明提供一種簡單、經(jīng)濟、可靠的高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，具有極大的應用前景。


圖1為本發(fā)明制備的鋁/碳復合箔正面的掃描電子顯微鏡圖像。圖2為本發(fā)明制備的鋁/碳復合箔斷面的掃描電子顯微鏡圖像。
具體實施例方式下面通過實施例對本發(fā)明進行詳細說明，下面的例子只是符合本發(fā)明技術(shù)內(nèi)容的幾個實例，并不說明本發(fā)明僅限于下述實例所述的內(nèi)容，本行業(yè)中的技術(shù)人員依照本發(fā)明權(quán)利要求項制造的產(chǎn)品均屬本發(fā)明內(nèi)容。實施例1將聚偏氟乙烯1重量份，平均粒徑25微米的石墨粉末98. 5重量份，硅烷偶聯(lián)劑0. 5重量份在溶劑(N-甲基吡咯烷酮)中均勻分散，得到固含量5%的漿料，將該漿料通過浸漬涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為50微米。將該極片在N2氣氛中在350°C下保持48h。實施例2將聚四氟乙烯乳液(聚四氟乙烯含量50%的水系乳液)6重量份，平均粒徑15微米的石墨粉末96重量份，鈦酸酯偶聯(lián)劑1重量份在溶劑(碳酸二甲脂)中均勻分散， 得到固含量10%，的漿料，將該漿料通過浸漬涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為35微米。將該極片在隊氣氛中在380°C下保持40h。實施例3將環(huán)氧樹脂5重量份、平均粒徑20微米的石墨94. 5重量份和鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 5重量份，在溶劑(丙二醇甲醚)中均勻混合分散，得到固含量20%的漿料，將該漿料通過刮涂法涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為45微米。將該極片在N2氣氛中在400°C下保持36h。實施例4將聚乙烯醇縮丁醛20重量份、平均粒徑10微米的中間相碳微球79重量份和鈦酸酯偶聯(lián)劑0. 6重量份和四氣鄰苯二甲酸酐0. 4重量份，在溶劑(Y - 丁內(nèi)酯)中均勻混合分散，得到固含量30%的漿料，將該漿料通過印刷法涂覆于厚度Mym的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為25微米。將該極片在隊氣氛中在600°C下保持lh。實施例5將聚乙烯醇縮丁醛樹脂20重量份、平均粒徑10微米的中間相碳微球69 重量份、平均長度5微米、直徑1微米的的碳納米管10重量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑0. 6重量份和2-乙基-4甲基咪唑0. 4重量份，在溶劑(Y - 丁內(nèi)酯)中均勻混合分散，得到固含量40% 的漿料，將該漿料通過印刷法涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為 25微米。將該極片在隊氣氛中在600°C下保持lh。實施例6將氯乙烯系樹脂30重量份、活性炭68重量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑2重量份， 在溶劑(碳酸丙烯脂)中均勻混合分散，得到固含量50%的漿料，將該漿料通過涂布機涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為13微米。將該極片在Ar2氣氛中在 550°C下保持IOh。實施例7將環(huán)氧樹脂40重量份、平均粒徑7微米的石墨重量56份和鈦酸酯3重量份、2，5-二甲基-2，5 二叔丁基過氧化己烷1重量份，在溶劑(碳酸丙烯脂)中均勻混合分散，得到固含量60%的漿料，將該漿料通過涂布機涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為15微米。將該極片在真空氣氛中在450°C下保持Mh。實施例8將環(huán)氧樹脂20重量份、酚醛樹脂樹脂20重量份、平均粒徑7微米的石墨 53重量份和鈦酸酯偶聯(lián)劑6重量份、六氫鄰苯二甲酸酐1重量份，在溶劑(碳酸二甲脂)中均勻混合分散，得到固含量70%的漿料，將該漿料涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為15微米。將該極片在真空氣氛中在450°C下保持Mh。實施例9將聚酰胺樹脂50重量份、平均長度8 μ m、直徑2 μ m的碳纖維40重量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑6重量份、硅烷偶聯(lián)劑4重量份，在溶劑(碳酸丙烯脂)中均勻混合分散，得到固含量80%的漿料，將該漿料通過印刷法涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為13微米。將該極片在CO氣氛中在520°C下保持14h。實施例10將聚酰胺樹脂50重量份、平均長度7微米的碳纖維40重量份和硅烷偶聯(lián)劑8重量份、過氧化苯甲酰2重量份，在溶劑(碳酸丙烯脂)中均勻混合分散，得到固含量 80%的漿料，將該漿料通過印刷涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，該腐蝕箔在涂覆之前進行了鉻磷化處理，干燥后碳層單面厚度為13微米。將該極片在吐氣氛中在520°C下保持 14h。實施例11將聚酯樹脂粘接劑60重量份、平均長度7微米、直徑1微米的的碳納米管27重量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑9重量份和硅烷偶聯(lián)劑4重量份，在溶劑(N-甲基吡咯烷酮) 中均勻混合分散，得到固含量5%的漿料，將該漿料通過噴墨打印涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為13微米。將該極片在置有活性碳的空間內(nèi)、Ar2氣氛中在 550°C下保持IOh。實施例12將醋酸乙烯酯樹脂80重量份、平均粒徑0. 5微米的石墨5重量份和鈦酸酯偶聯(lián)劑10重量份、四甲基乙二胺3重量份、2-乙基-4甲基咪唑2重量份，在溶劑(甲基乙酸酯和碳酸亞乙烯酯按2:1體積比混合)中均勻混合分散，得到固含量10%的漿料，將該漿料通過噴墨打印涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為10微米。將該極片在Ar2氣氛中在620°C下保持0.證。
對比例1將氯乙烯系樹脂30重量份、活性炭68量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑2重量份， 在溶劑(甲苯)中均勻混合分散，得到固含量40%的漿料，將該漿料通過涂布機涂覆于厚度 50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為13微米。對比例2將環(huán)氧樹脂20重量份、酚醛樹脂樹脂20重量份、炭黑60重量份，在溶劑(碳酸二甲脂)中均勻混合分散，得到固含量60%的漿料，將該漿料通過印刷涂覆于厚度 50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為15微米。將該極片在真空氣氛中在450°C 下保持Mh。對比例3將聚酰胺樹脂50重量份、平均長度7微米的碳纖維40重量份和鋁酸酯偶聯(lián)劑10重量份，在溶劑(碳酸丙烯脂)中均勻混合分散，得到固含量20%的漿料，將該漿料通過浸漬法涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為13微米。將該極片在空氣氣氛中、520°C下保持14h。對比例4將羧甲基纖維素鈉2重量份、丁苯橡膠8重量份、活性炭70重量份、平均粒徑0. 1微米的炭黑20重量份在溶劑(水)中均勻混合分散，得到固含量50%的漿料，將該漿料通過涂布機涂覆于厚度50 μ m的腐蝕鋁箔兩面，干燥后碳層單面厚度為40微米。按如下方法測量上述實施例1-12、對比例1-4的粘接強度、表面電阻和容量性能， 測量結(jié)果如表1所示。(1)粘接強度
通過膠帶法測量極片的粘接強度。在寬45mm、長60mm的極片上粘貼寬50mm長70mm 的膠帶，然后撕下膠帶，按下式計算粘接強度
粘接強度=(粘接后殘留碳層重量/粘接前碳層重量)X 100% (2)表面電阻
利用方阻表征表面電阻特性。方阻就是方塊電阻，指一個正方形的薄膜導電材料邊到邊“之”間的電阻，方塊電阻有一個特性，即任意大小的正方形邊到邊的電阻都是一樣的，不管邊長是1米還是0. 1米，它們的方阻都是一樣，這樣方阻僅與導電膜的本身的性質(zhì)等因素有關(guān)。采用南京達明儀器有限公司生產(chǎn)的DMR-IC型方阻儀對樣品進行方阻測試，以表征樣品表面電阻特性。(3)電容性能
將極片制成固體鋁電解電容器，通過測量該電容器的電容除以極片面積得到極片的比容性能。
表1
8
權(quán)利要求
1.一種高性能鋁/碳復合電極箔，其組成包括基體鋁箔及形成于鋁箔表面的含碳層， 含碳層包括導電性較高的石墨顆粒和包覆在石墨顆粒周圍并起連接相作用的無定型碳網(wǎng)絡，含碳層和鋁箔的界面存在一定深度的相互擴散；一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，其特征工序是將石墨粉、有機樹脂和活性添加劑在有機溶劑中混合制成漿料涂覆在鋁箔上，干燥后在隔絕氧氣的氣氛下進行熱處理，制成鋁/碳復合電極箔。
2.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔，所述的鋁箔包括腐蝕電極鋁箔和非腐蝕電極鋁箔，鋁箔純度在90wt%-100wt%之間。
3.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的石墨粉包括天然鱗片石墨和球形石墨，石墨粒徑0. 1-30 μ m之間。
4.如權(quán)利要求1所述，所述的石墨粉可以用活性炭、碳納米管、碳纖維、中間相碳微球中的一種或幾種的混合物代替。
5.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的有機樹脂包括氯乙烯醋酸乙烯共聚合成樹脂、尿素樹脂、氨甲酸乙酯樹脂、環(huán)氧樹脂、呋喃樹脂、酚醛樹脂、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚酰胺醋酸乙樹脂、聚乙烯醇縮丁醛、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、烯酯樹脂、氯乙烯樹脂、氯乙烯共聚樹脂、丙烯晴樹脂、醋酸乙烯脂及其相關(guān)改性樹脂中的一種或幾種的混合物，加入的有機樹脂含量占總物料(不包括溶劑)的lwt%-80wt%。
6.如權(quán)利要求書1所述的活性添加劑包括交聯(lián)劑類的四氣鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐、2-乙基-4甲基咪唑、2，5- 二甲基-2，5 二叔丁基過氧化己烷、過氧化苯甲酰、四甲基乙二胺，和偶聯(lián)劑類型的鈦酸酯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種的混合物，加入的活性添加劑的含量占總物料(不包括溶劑)的0. 5wt%-15wt%0
7.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的有機溶劑是丙二醇甲醚、碳酸丙烯脂、碳酸乙烯脂、碳酸二甲脂、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙異丙酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、Y-丁內(nèi)酯、N-甲基吡咯烷酮中的任意一種或幾種的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的涂覆方式包括通過浸漬、刮涂、印刷和打印等方式在鋁箔單面或雙面上涂覆含碳層。
9.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的干燥方式包括自然晾干、烘箱烘干、吹風機吹干等所有可將有機溶劑全部除去的方法。
10.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，所述的熱處理過程，其特征在于熱處理氛圍為惰性氣氛、真空氣氛或還原性氣氛，熱處理溫度范圍為 400-620°C，熱處理時間范圍為0. 5-48h。
11.如權(quán)利要求1所述，一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，可以在熱處理前或熱處理后添加軋制工序，以進一步提高涂層粘接強度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高性能鋁/碳復合電極箔及其制備方法。一種高性能鋁/碳復合電極箔包括基體鋁箔及形成于鋁箔表面的含碳層，含碳層包括導電性較高的石墨顆粒和包覆在石墨顆粒周圍并起連接鋁箔基體和導電石墨顆粒作用的無定型碳層，并且鋁箔基體和含碳層之間存在一定深度的相互擴散層。一種高性能鋁/碳復合電極箔的制備方法，其特征工序是將石墨粉、有機樹脂以及活性添加劑共混于有機溶劑制成漿料涂覆在鋁箔上，干燥后在隔絕氧氣的條件下進行熱處理。本發(fā)明工藝簡單、成本低廉，制成的電極箔具有高溫穩(wěn)定性、極低的內(nèi)阻和優(yōu)良的密接性，應用前景廣泛。
文檔編號H01G9/04GK102426924SQ20111030934
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月13日
發(fā)明者姚建軍, 李薦, 楊振江, 陳衛(wèi)東, 黃祖瓊 申請人:姚建軍, 李薦