石墨烯复合微孔铜箔及其制备方法、锂离子电池与流程

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种石墨烯复合微孔铜箔及其制备方法、锂离子电池。

背景技术：

锂离子电池分布在我们生活的每一个角落，其应用领域包括：手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表、移动电源、应急电源、剃须刀、电动自行车、电动汽车、电动公交车、旅游观光车、无人机，以及其他各类电动工具。

从发展趋势来看，锂离子电池面临的主要挑战是消费者对更高的重量能量密度和体积能量密度的持续需求，随着能量密度的不断提升，电池厂商对铜箔提出了更高的要求，超薄铜箔、高抗拉强度的铜箔、微孔铜箔、涂层铜箔等纷纷面世，其中，微孔铜箔在减轻锂离子电池重量的同时，大幅提升锂离子电池的电池容量，对动力电池行业技术提升有重大推动作用。然而，微孔铜箔也存在的下述问题：由于微孔的存在，负极涂布时，浆料会通过铜箔的微孔流向另一面，黏在涂布机辊上，导致涂布面密度不均并且污染涂布辊。

因此，防止涂布时浆料通过铜箔的微孔流动是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术中的微孔铜箔在涂布时，浆料通过微孔流向铜箔另一侧导致的涂布面密度不均并且污染涂布辊的问题，提供一种石墨烯复合微孔铜箔及其制备方法、锂离子电池，该石墨烯复合微孔铜箔能够有效防止浆料涂布过程中浆料通过微孔流向铜箔另一侧，避免涂布过程中对涂布辊造成污染的同时，保证了涂布过程中涂布面密度的均匀、精确。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种石墨烯复合微孔铜箔，所述石墨烯复合微孔铜箔在微孔铜箔表面具有石墨烯层。

优选地，所述石墨烯层的厚度为200-1000nm。

优选地，所述石墨烯层的厚度为400-600nm。

优选地，所述石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：17-40。

优选地，所述微孔铜箔的厚度为5-30μm。

优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为6-20μm，孔间距为6-20μm。

第二方面，本发明提供了一种石墨烯复合微孔铜箔的制备方法，所述制备方法包括在微孔铜箔表面通过气相沉积形成石墨烯层的步骤和压辊步骤。

优选地，所述气相沉积是将微孔铜箔置于化学气相沉积炉中，通入碳源气及载气，经沉积得到石墨烯层。

优选地，所述气相沉积的条件包括：沉积温度为900-1300℃，沉积时间为1-10h，沉积压力为0.1-10kPa。

优选地，所述压辊的温度为10-60℃，压辊的速度为1-10m/min。

优选地，所述制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层的厚度为200-1000nm。

优选地，所述石墨烯层的厚度为400-600nm。

优选地，制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：17-40。

优选地，所述微孔铜箔的厚度为5-30μm。

优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为6-20μm，孔间距为6-20μm。

优选地，所述方法还包括对微孔铜箔进行预处理的步骤。

第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括本发明的石墨烯复合微孔铜箔或由本发明的方法制得的石墨烯复合微孔铜箔。

本发明提供的石墨烯复合微孔铜箔能够有效防止浆料涂布过程中浆料通过微孔流向铜箔另一侧，避免对涂布辊造成污染的同时，保证了涂布面密度的均匀、精确，并且本发明提供的制备方法简单、易操作，并且能够连续生产。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

图1为本申请的石墨烯复合微孔铜箔示意图；

图2为本发明的石墨烯复合微孔铜箔的制备方法示意图；

图3为采用对比例1中的微孔铜箔的涂布效果示意图；

图4为采用本申请的石墨烯复合微孔铜箔的涂布效果示意图。

附图标记说明

1、石墨烯层 2、微孔铜箔

3、CVD炉(化学气相沉积炉) 4、石墨烯复合微孔铜箔

51、上辊 52、下辊

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，第一方面，本发明提供了一种石墨烯复合微孔铜箔，所述石墨烯复合微孔铜箔在微孔铜箔2表面具有石墨烯层1。

本发明通过利用石墨烯的独特结构，将石墨烯层复合在微孔铜箔表面，以阻挡涂布时浆料通过微孔流向微孔铜箔的另一面，从而避免涂布过程中因浆料流入对涂布辊造成的污染，保证了涂布面密度的均匀、精确。

在本发明中，为了进一步保证涂布面密度的均匀、精确，优选地，所述石墨烯层的厚度为200-1000nm；更优选地，所述石墨烯层的厚度为400-600nm。

本发明中，优选地，所述石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：17-40；更优选地，所述石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：20-30。

作为本发明的微孔铜箔的厚度例如可以为5-30μm，优选为8-20μm，更优选为8-12μm。

本发明中，优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为6-20μm，孔间距为6-20μm；更优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为8-15μm，孔间距为8-15μm。

第二方面，本发明提供了一种石墨烯复合微孔铜箔的制备方法，所述制备方法包括在微孔铜箔表面通过气相沉积形成石墨烯层的步骤和压辊步骤。

对于上述化学气相沉积没有特别的限定，在本发明的方法中，优选地，化学气相沉积是将金属基体置于化学气相沉积炉中，通入碳源及载气，经沉积对于上述化学气相沉积中的碳源及载气没有特别的限定，碳源为甲醇、乙醇、丙醇、戊醇、苯、甲苯、二甲苯和甲烷等；载气为N2、Ar、N2/H2或Ar/H2，包括但不限于上述限定的种类及用量，能够实现本申请所要达到在微孔铜箔上沉积得到石墨烯层即可。

在本发明的方法中，优选地，所述气相沉积的条件包括：沉积温度为900-1300℃，沉积时间为1-10h，沉积压力为0.1-10kPa；更优选地，所述气相沉积的条件包括：沉积温度为1000-1200℃，沉积时间为2-8h，沉积压力为2-8kPa。

在本发明的方法中，优选地，所述压辊的温度为10-60℃，压辊的速度为1-10m/min；更优选地，所述压辊的温度为20-30℃，压辊的速度为6-8m/min。

为了进一步保证涂布面密度的均匀、精确，本发明的方法中，优选地，制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层的厚度为200-1000nm；进一步优选地，制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层的厚度为400-600nm；进一步优选地，制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层的厚度为450-550nm。

另外，在本发明中，石墨烯层的厚度不包括沉积进入微孔铜箔的石墨烯，仅指形成在微孔铜箔表面上的石墨烯层的厚度。

根据本发明的制备方法，优选地，制得的石墨烯复合微孔铜箔中石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：17-40；更优选地，所述石墨烯层与微孔铜箔的厚度比为1：20-30。

作为本发明的微孔铜箔的厚度例如可以为5-30μm，优选为8-20μm，更优选为8-12μm。

根据本发明的制备方法，优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为6-20μm，孔间距为6-20μm；更优选地，所述微孔铜箔中的微孔的孔径为8-15μm，孔间距为8-15μm。

在本发明的一个优选的实施方式中，本发明的制备方法如图2所示，微孔铜箔2经CVD炉3时，石墨烯沉积在微孔铜箔表面形成石墨烯层1后经过上下压辊51、52，形成石墨烯复合微孔铜箔4。

为了进一步保证复合质子交换膜的性能，优选地，所述方法还包括对微孔铜箔进行预处理的步骤。

上述预处理步骤包括但不限于本领域常规的打磨、抛光、清洗、干燥等步骤。

第三方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括本发明的石墨烯复合微孔铜箔或由本发明的方法制得的石墨烯复合微孔铜箔。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，如无特别说明，所用的各材料均可通过商购获得，如无特别说明，所用的方法为本领域的常规方法。其中，微孔铜箔为LBEC-01，山西沃特海默新材料科技股份有限公司，其厚度为10μm，孔径为10μm，孔间距为10μm。

制备例制备石墨烯复合微孔铜箔

按照图2所示，微孔铜箔2经CVD炉3后，石墨烯沉积在微孔铜箔2表面，经过上下压辊51、52压紧石墨烯沉积层，形成石墨烯复合微孔铜箔4。

其中，在CVD炉中，乙醇为碳源气、Ar/H2作为载气，气流量为200sccm，沉积温度为1200℃，沉积压力为2kPa，沉积时间为1-10h，压辊的温度为50℃，压辊的速度为5m/min。

实施例1

按照上述制备例制得的石墨烯复合微孔铜箔，石墨烯层的厚度为450nm，微孔铜箔的厚度为10μm。

实施例2

按照上述制备例制得的石墨烯复合微孔铜箔，石墨烯层的厚度为550nm，微孔铜箔的厚度为10μm。

实施例3

按照上述制备例制得的石墨烯复合微孔铜箔，石墨烯层的厚度为600nm，微孔铜箔的厚度为10μm。

实施例4

按照上述制备例制得的石墨烯复合微孔铜箔，石墨烯层的厚度为200nm，微孔铜箔的厚度为10μm。

对比例1

采用厚度为微孔铜箔的厚度为10μm。

将上述实施例1石墨烯复合微孔铜箔与对比例1的微孔铜箔进行浆料涂布，其涂布效果见图3和图4。

图3为采用对比例1中的微孔铜箔的涂布效果示意图；图4为采用本申请的石墨烯复合微孔铜箔的涂布效果示意图。对比图3及图4可知，采用本申请的石墨烯复合微孔铜箔能够有效防止浆料涂布过程中浆料通过微孔流向铜箔另一侧，避免涂布过程中对涂布辊造成污染的同时，保证了涂布过程中涂布面密度的均匀、精确。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。