CN105261778B - 石墨烯电池及其电极板的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨烯电池及其电极板的制造方法，该制造方法包括下列步骤：提供第一绝缘基材，使用气相沉积法在第一绝缘基材表面上沉积第一导电薄膜，在第一绝缘基材的第一导电薄膜表面上沉积第一石墨烯薄膜，提供第二绝缘基材，在第二绝缘基材表面上沉积第二导电薄膜，在第二绝缘基材的第二导电薄膜表面上沉积第二石墨烯薄膜，将沉积完成的第一绝缘基材与第二绝缘基材组合在包装容器中，注入电解液并经化成程序后予以抽真空密封包装。由于石墨烯材料本身的多孔特性与高比表面积，以及本发明所采用的真空溅镀法或化学气相沉积法所沉积的薄膜的高密度特性，使得所制造的石墨烯电池具有较高的能量储存密度与高功率密度。

Description

石墨烯电池及其电极板的制造方法
技术领域
本发明涉及一种电池，且特别涉及一种石墨烯电池及其电极板的制造方法。
背景技术
随着无线通信科技的进步，如移动电话或平板电脑等移动通信装置，早已成为人们不可或缺的随身装置。其中，为了随处使用的便利性，移动电话或平板电脑等移动通信装置的设计，除了轻、薄、短、小等小型化需求外，例如是锂电池的充电电池来供应所需的电力，更是达成随机通信无可避免的基本要求。然而，现如今移动电话或平板电脑等移动通信装置所使用的充电电池，尚难以同时满足高蓄电容量与轻、薄、短、小等小型化需求。
此外，随着交通运输工具的日益增加，造成了城市空气污染状况也日益恶化。为了早日改善空气污染情形，例如是电动脚踏车、电动机车或电动汽车等不会排放废气的电动运输工具，十分地受到人们的欢迎。然而，由于电动脚踏车、电动机车或电动汽车等电动运输工具的能量来源，仅能依赖于随车携带的充电电池，却得受限于充电电池所提供的有限续航力与极长的充电时间，从而导致电动运输工具的推广遭遇了难以突破的瓶颈，这确实有赖于业界寻求较好的方案来协助解决。
发明内容
鉴于此，本发明的目的是提供一种石墨烯电池及其电极板的制造方法，其所制造的石墨烯电池具有极高的能量储存密度与功率密度，可满足移动装置或电动运输工具对于蓄电容量、充电时间及轻量化的高度需求。
为达上述及其他目的，本发明提供一种石墨烯电池的制造方法，包括下列步骤：提供第一绝缘基材；使用气相沉积法在第一绝缘基材表面上沉积第一导电薄膜；使用气相沉积法在第一绝缘基材的第一导电薄膜表面上沉积第一石墨烯薄膜；提供第二绝缘基材；使用气相沉积法在第二绝缘基材表面上沉积第二导电薄膜；使用气相沉积法在第二绝缘基材的第二导电薄膜表面上沉积第二石墨烯薄膜；将沉积完成的第一绝缘基材与第二绝缘基材组合在包装容器中；以及注入电解液并经化成程序后予以抽真空密封包装。
其中，沉积第一导电薄膜与第一石墨烯薄膜的程序及沉积第二导电薄膜与第二石墨烯薄膜的程序，可以选择性地使用真空溅镀法来连续沉积而完成。
其中，沉积第一导电薄膜与第一石墨烯薄膜的程序及沉积第二导电薄膜与第二石墨烯薄膜的程序，也可以选择性地使用化学气相沉积法来完成。
其中，该石墨烯电池的制造方法也可以还包括下列步骤：使用气相沉积法在第一绝缘基材的第一石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜；以及使用气相沉积法在第二绝缘基材的第二石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜，借以提高电池的容量。
其中，该石墨烯电池的制造方法的第一绝缘基材与第二绝缘基材可以是分别选自自身终止高分子寡聚物(Self Terminated Oligomers with hyper BranchedArchitecture，简称STOBA)、聚酸亚胺薄膜(Polyimide Film，简称PIF)、高聚合物薄膜(Polyethylene Terephthalate，简称PET)与聚乙烯薄膜(Polyethylene，简称PE)其中一种。
其中，该石墨烯电池的制造方法的第一导电薄膜与第二导电薄膜可以是分别选自铜或铝其中一种。
其中，该石墨烯电池的制造方法的包装容器可以是聚氯乙烯(PolyVinylChloride，简称PVC)被覆铝箔所制成。
本发明另提供一种石墨烯电池电极板的制造方法，包括下列步骤：提供绝缘基材；使用气相沉积法在绝缘基材表面上沉积导电薄膜；以及使用气相沉积法在绝缘基材的导电薄膜表面上沉积石墨烯薄膜。
其中，沉积导电薄膜与石墨烯薄膜的程序，可以选择性地使用真空溅镀法来连续沉积而完成。
其中，沉积导电薄膜与石墨烯薄膜的程序，也可以选择性地使用化学气相沉积法来完成。
其中，该石墨烯电池电极板的制造方法也可以还包括：使用气相沉积法在绝缘基材的石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜的步骤。
其中，该石墨烯电池电极板的制造方法的绝缘基材可以是选自自身终止高分子寡聚物(Self Terminated Oligomers with hyper Branched Architecture，简称STOBA)、聚酸亚胺薄膜(Polyimide Film，简称PIF)、高聚合物薄膜(Polyethylene Terephthalate，简称PET)与聚乙烯薄膜(Polyethylene，简称PE)其中一种。
其中，该石墨烯电池电极板的制造方法的导电薄膜可以是选自铜或铝其中一种。
综上所述，由于石墨烯(graphene)材料本身的多孔特性与高比表面积(即单位质量物料所具有的总面积)，且因为本发明的石墨烯电池制造方法所采用的真空溅镀法或化学气相沉积法所沉积的薄膜的高密度特性，使得其所制造的石墨烯电池具有更高的能量储存密度与高功率密度，可满足移动装置或电动运输工具对于蓄电容量、充电时间及轻量化的高度需求。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特以优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：
附图说明
图1是根据本发明优选实施例的一种石墨烯电池的制造方法的流程图。
图2是根据图1的石墨烯电池制造方法所制造的石墨烯电池的结构示意图。
主要附图标记说明：
11～20 工艺步骤，30 石墨烯电池，31 第一绝缘基材，32 第二绝缘基材，33 第一导电薄膜，34 第二导电薄膜，35 第一石墨烯薄膜，36 第二石墨烯薄膜，38 电解液，39 包装容器。
具体实施方式
请参图1及图2所示，其为根据本发明优选实施例的一种石墨烯电池的制造方法的流程图及所制造的石墨烯电池的结构示意图。如图所示，该石墨烯电池30的制造方法包括步骤11至18的正电极板与负电极板的制造、步骤19的组合及步骤20的封装等程序方法。
首先，在步骤11中，提供例如是选自自身终止高分子寡聚物(Self TerminatedOligomers with hyper Branched Architecture，简称STOBA)、聚酸亚胺薄膜(PolyimideFilm，简称PIF)、高聚合物薄膜(Polyethylene Terephthalate，简称PET)与聚乙烯薄膜(Polyethylene，简称PE)等其中一种的第一绝缘基材31，然后在步骤12中，使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法，以在第一绝缘基材31表面上沉积例如是铜或铝等导电材料所形成的第一导电薄膜33，之后在步骤13中，使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法，以在第一绝缘基材31的第一导电薄膜33表面上沉积第一石墨烯薄膜35，并在步骤14中，决定是否需在第一石墨烯薄膜35表面上再次使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法来沉积另一石墨烯薄膜，以提高所制作的石墨烯电池30的容量。
此外，在步骤15中，提供例如是选自自身终止高分子寡聚物(Self TerminatedOligomers with hyper Branched Architecture，简称STOBA)、聚酸亚胺薄膜(PolyimideFilm，简称PIF)、高聚合物薄膜(Polyethylene Terephthalate，简称PET)与聚乙烯薄膜(Polyethylene，简称PE)等其中一种的第二绝缘基材32，然后在步骤16中，使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法，以在第二绝缘基材32表面上沉积例如是铜或铝等导电材料所形成的第二导电薄膜34，之后在步骤17中，使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法，以在第二绝缘基材32的第二导电薄膜34表面上沉积第二石墨烯薄膜36，并在步骤18中，决定是否需在第二石墨烯薄膜36表面上再次使用例如是真空溅镀法或化学气相沉积法来沉积另一石墨烯薄膜，以提高所制作的石墨烯电池30的容量。
当前述沉积步骤完成后，即可在步骤19中，将沉积完成的第一绝缘基材31与第二绝缘基材32组合在例如是由聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride，简称PVC)被覆铝箔所制成的包装容器39中，再在步骤20中，注入电解液38并经化成程序后予以抽真空密封包装为图2所示的石墨烯电池30。当然地，如本领域技术人员所知，在将沉积完成的第一绝缘基材31与第二绝缘基材32置入包装容器39前，也可以根据包装容器39的尺寸，来切割第一绝缘基材31与第二绝缘基材32，再将叠置的第一绝缘基材31与第二绝缘基材32予以折叠或卷绕而形成多层次的电池芯的结构，并将第一导电薄膜33与第二导电薄膜34分别接引至石墨烯电池30的正、负极，以缩小石墨烯电池30所占用的表面面积。
其中，当沉积步骤是选择使用真空溅镀法来完成时，则沉积第一导电薄膜33与第一石墨烯薄膜35的程序或沉积第二导电薄膜34与第二石墨烯薄膜36的程序，甚至是根据石墨烯电池30的容量而再多次沉积另一石墨烯薄膜等多个制造程序，即可以滚轮连续驱动的沉积设备来予以连续地沉积，借以避免工艺间断所可能造成的污染。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种还动与润饰，也属本发明的范围。因此，本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种石墨烯电池的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步骤：
提供第一绝缘基材；
使用气相沉积法在所述第一绝缘基材表面上沉积第一导电薄膜；
使用气相沉积法在所述第一绝缘基材的所述第一导电薄膜表面上沉积第一石墨烯薄膜；
提供第二绝缘基材；
使用气相沉积法在所述第二绝缘基材表面上沉积第二导电薄膜；
使用气相沉积法在所述第二绝缘基材的所述第二导电薄膜表面上沉积第二石墨烯薄膜；
将沉积完成的所述第一绝缘基材与所述第二绝缘基材组合在包装容器中；以及
注入电解液并经化成程序后予以抽真空密封包装；
其中沉积所述第一导电薄膜与所述第一石墨烯薄膜的程序是以真空溅镀法连续完成的，并且
沉积所述第二导电薄膜与所述第二石墨烯薄膜的程序是以真空溅镀法连续完成的，其中，所述制造方法还包括下列步骤：
使用气相沉积法在所述第一绝缘基材的所述第一石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜；以及
使用气相沉积法在所述第二绝缘基材的所述第二石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜。
2.如权利要求1所述的石墨烯电池的制造方法，其特征在于，所述第一绝缘基材与所述第二绝缘基材是分别选自自身终止高分子寡聚物与高聚合物薄膜其中一种。
3.如权利要求1所述的石墨烯电池的制造方法，其特征在于，所述第一导电薄膜与所述第二导电薄膜分别选自铜或铝其中一种。
4.如权利要求1所述的石墨烯电池的制造方法，其特征在于，所述包装容器为聚氯乙烯被覆铝箔所制成。
5.一种石墨烯电池电极板的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括下列步骤：
提供绝缘基材；
使用气相沉积法在所述绝缘基材表面上沉积导电薄膜；以及
使用气相沉积法在所述绝缘基材的所述导电薄膜表面上沉积石墨烯薄膜；
其中沉积所述导电薄膜与所述石墨烯薄膜的程序是以真空溅镀法连续完成的，其中，所述制造方法还包括下列步骤：使用气相沉积法在所述绝缘基材的所述石墨烯薄膜表面上再次沉积另一石墨烯薄膜。
6.如权利要求5所述的石墨烯电池电极板的制造方法，其特征在于，所述绝缘基材是选自自身终止高分子寡聚物与高聚合物薄膜其中一种。
7.如权利要求5所述的石墨烯电池电极板的制造方法，其特征在于，所述导电薄膜是选自铜或铝其中一种。
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