一种石墨烯复合树脂金属箔、制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及H01M10/052技术领域，更具体地，本发明专利技术涉及一种石墨烯复合树脂金属箔、制备方法及其应用。石墨烯复合树脂金属箔，依次包括层叠排布的第一石墨烯层、第一金属层、树脂基材层、第二金属层、第二石墨烯层。本申请石墨烯复合树脂金属箔不仅安全性高，质轻，而且显著提高能量密度。显著提高能量密度。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯复合树脂金属箔、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及H01M10/052
，更具体地，本专利技术涉及一种石墨烯复合树脂金属箔、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池产品的逐步向轻薄化、便携化和多功能方向发展。这就要求电池内部组件轻薄性和安全性更好，同时，对导电性也提出了更高的要求。
[0003]传统的电池集流体材料主要是金属材料，如铜箔、铝箔等。但是纯金属材料密度大，重量高，金属价格上涨更加剧了原材料成本上涨。
[0004]聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，电绝缘性优良，材料较轻。具有阻燃性，可以有效降低电池质量，但不利于导电性。由于，石墨烯优良的性能，目前广泛应用在电池领域。例如中国专利CN201910149139通过使用石墨烯、碳纳米管、导电炭黑、分散液、粘结剂、表面活性剂、溶剂等得到电池集流体用涂层浆料，该浆料中不仅成分种类多，影响导电性的发挥，同时制备方法较为复杂。而目前的研发成果中，尚未公开石墨烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯复合得到的材料在电池集流体中的应用。
[0005]因此，一种材质较轻、安全性高、导电效果较好的PET、石墨烯、铜复合膜片亟待出现。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的一些问题，本专利技术第一个方面提供了一种石墨烯复合树脂金属箔，依次包括层叠排布的第一石墨烯层、第一金属层、树脂基材层、第二金属层、第二石墨烯层。
[0007]在一种实施方式中，所述树脂基材层的厚度为3.5
‑
6μm，可以列举的有3.5μm，4μm，4.5μm，5μm，5.5μm，6μm。
[0008]在一种实施方式中，所述树脂基材层的材质为绝缘树脂，例如PET、PEN、PP等。
[0009]本申请中第一金属层和第二金属层分别包括但不限于铜箔层、铝箔层等。
[0010]在一种实施方式中，所述第一金属层和第二金属层厚度小于等于2μm，可以列举的有0.5μm，1μm，1.5μm，2μm。
[0011]在一种实施方式中，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的厚度分别为0.3
‑
0.6μm，优选为0.5μm。
[0012]本申请第二个方面提供了一种石墨烯复合树脂金属箔在电池集流体材料中的应用。
[0013]本申请第三个方面提供了一种石墨烯复合树脂金属箔的制备方法，包括下面步骤：
[0014](1)取相应厚度的树脂基材；
[0015](2)在树脂基材表面上下分别制作一层金属层；
[0016](3)在步骤(2)所得复合材料的两侧，涂覆石墨烯复合浆料。
[0017]在一种实施方式中，所述步骤(2)包括：在树脂基材表面通过磁控溅射或者真空蒸镀上下分别制作一层50
‑
80nm金属层，然后通过电镀的方式增加金属层的厚度。
[0018]本申请中磁控溅射或真空蒸镀的方法本领域技术人员可作常规选择，在一种实施方式中，所述磁控溅射或真空蒸镀的方法包括：真空镀膜设备包括磁控溅射装置或者真空蒸镀装置，采用PVD(Physical Vapor Deposition)技术，控制设备本体真空＜7
×
10
‑3Pa，工艺真空2～6
×
10
‑3Pa，通入纯净的氩气，一般纯度＞99.99％，流速为50～60ml/min。
[0019]本申请中电镀的方法本领域技术人员可作常规选择。在一种实施方式中，所述电镀的方法包括：针对本体和镀层的需要，配制专用水镀液，被镀件在室温(15～40℃)下，置于水镀液中，作轻微晃动，在较短的时间内即可完成。
[0020]在一种实施方式中，所述步骤(3)包括：在步骤(2)所得复合材料的两侧，采用凹版印刷的方式，通过已有涂布设备将石墨烯混合浆料均匀涂覆在金属箔层之上。
[0021]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
[0022](1)本申请控制第一石墨烯层、第一金属层、树脂基材层、第二金属层以及第二石墨烯层的厚度，使得得到的石墨烯复合树脂金属箔显著提高了能量密度，非常适合用于电池集流体材料，同时材料的整体加工性能、力学性能和电性能相对较好。厚度太大层间易剥离分层，且增加成本，造成不必要的浪费，也影响后期制作成成品电池的重量和尺寸。厚度太小，能量密度低，影响导电效果、循环使用寿命降低；
[0023](2)本申请首先通过磁控溅射或者真空蒸镀得到50
‑
80nm的金属层，然后再电镀得到特定厚度的金属层，此方法得到的金属层较为均匀，晶粒细致，且前后两次镀的金属镀层之间金属粒子能够相互渗透，提高了结合力，且延展性好；
[0024](3)本申请中石墨烯层厚度控制在0.3
‑
0.6μm，此时与得到的金属层之间复合好，结合强度高，显著提高了整体材料的使用寿命且导电性好；且通过本申请方法得到的石墨烯层表面粗糙度低；
[0025](4)提升了安全性。石墨烯复合树脂金属箔中间的PET基材层和磁控溅射形成的金属层构成的阻燃结构，当发生热失控时可以为电路系统提供无穷大的电阻，从而降低电池燃烧起火爆炸的可能性。
[0026](5)提升能量密度。PET材料较轻，因此石墨烯复合树脂金属箔整体质量较小(相当于把铜箔中间部分换成一层PET)，减轻电池的重量，提升了电池的能量密度。
[0027](6)减少铜箔厚度，降低原材料成本。传统铜箔生产工艺可分为电解和延压两种方式，目前主流为电解法。本提案采用的电镀技术比电解和延展技术得到的材料更薄，PET层减少了铜箔的用量，降低原材料成本有效应对金属价格上涨。
附图说明
[0028]图1为本申请石墨烯复合树脂金属箔的结构示意图；
[0029]其中，1
‑
树脂基材层；2
‑
第一金属层；3
‑
第二金属层；4
‑
第一石墨烯层；5
‑
第二石墨烯层。
具体实施方式
[0030]以下通过具体实施方式说明本专利技术，但不局限于以下给出的具体实施例。
[0031]实施例
[0032]实施例1
[0033]如图1所示，一种石墨烯复合树脂金属箔，包括从上到下依次层叠排布的第一石墨烯层4、第一金属层2、树脂基材层1、第二金属层3、第二石墨烯层5。
[0034]其中第一金属层和第二金属层为铜箔，树脂基材层材质为PET。
[0035]树脂基材层厚度5μm，第一金属层和第二金属层厚度分别为2μm，第一石墨烯层和第二石墨烯层的厚度分别为0.5μm。石墨烯复合树脂金属箔的总厚度10μm。
[0036]其中PET购自佛山市三达包装材料有限公司，产品型号A23；石墨烯层中石墨烯购自天津艾克凯胜石墨烯科技有限公司，产品型号GRWPCO5325，其成分包括石墨烯、sp、水性胶黏剂、去离子水等。
[0037]该石墨烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，依次包括层叠排布的第一石墨烯层、第一金属层、树脂基材层、第二金属层、第二石墨烯层。2.根据权利要求1所述石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，所述树脂基材层的厚度为3.5
‑
6μm。3.根据权利要求2所述石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，所述树脂基材层的材质为绝缘树脂，选自PET、PEN、PP中任一种。4.根据权利要求3所述石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层厚度小于等于2μm。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，所述第一石墨烯层和第二石墨烯层的厚度分别为0.3
‑
0.6μm。6.根据权利要求5所述石墨烯复合树脂金属箔，其特征在于，第一金属层和第二金属层分别为铜箔或铝箔。7.一种根据权利要求1<...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐昊，步绍宁，刘晓雨，于春奇，张旭，
申请(专利权)人：天津兴恒新材料科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：