CN107068418A - 一种用于制备石墨烯电容的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种用于制备石墨烯电容的系统，其在设置于机架上的输送平台的多个工作区域内通过多个单体石墨烯电容制造设备依次完成逐个逐个的单体石墨烯电容的制造，在一个工作区域内先后完成氧化石墨烯溶液的预定轨迹涂覆、高能射线照射装置还原石墨烯、介电隔膜材料的涂覆和固化、正极材料的涂覆和固化，从而完成单个单体石墨烯电容的制造，可见，本发明可实现多个单体石墨烯电容的制造，也可实现多规格多型号的单体石墨烯电容的制造，结构合理，灵活可控，制造简单快捷，生产成本低，采用溶剂溶液的方式生产制造，其工况平和无污染。
Description
【技术领域】
本发明属于碳材料技术领域，具体是涉及一种用于制备石墨烯电容的系统。
【背景技术】
石墨烯由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，其理论比表面积高达2630m2/g，可用于效应晶体管、电极材料、复合材料、液晶显示材料、传感器等。
石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子，但实际上10层以内的石墨结构也可称作石墨烯。而10层以上的则被称为石墨薄膜。石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导性。由于原间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子受到的干扰也很小。在传输时不易发生散射，约为硅中电子迁移率的140倍。其电导率可达106s/m，是常温下导电性最佳的材料，可应用到各种电子元器件的制造。
石墨烯电容，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电容，能实现大容量的储存和大功率的传输。但是，现有的石墨烯电容对制备条件及环境要求较高，量产难度大、成本高。
【发明内容】
针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于制备石墨烯电容的系统，实现多个单体石墨烯电容的制造，也可实现多规格多型号的单体石墨烯电容的制造，结构合理，灵活可控，制造简单快捷。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种用于制备石墨烯电容的系统，其包括有机架、设于机架上的输送平台、沿输送平台的行径路线依次设置于输送平台上的至少一个工作区域，以及设于机架上与每个工作区域对应设置的至少一个单体石墨烯电容制造设备；所述的单体石墨烯电容制造设备包括有设于机架上的可寻址位移装置，以及由位移装置控制可移动至输送平台上对应工作区域中任意位置的干燥装置、氧化石墨烯溶液涂覆装置、介电隔膜材料涂覆装置、正极材料涂覆装置、高能射线照射装置照射装置、清洗装置。
在进一步的改进方案中，还包括有上膜设备，所述的上膜设备包括有设于机架一侧的用于放置电极基料卷的滚筒架，以及设于输送平台的始端的送膜辊。
在进一步的改进方案中，还包括有卷膜设备，所述的卷膜设备为卷膜器，其设置于输送平台的终端。
在进一步的改进方案中，所述的位移装置包括有控制机构，以及与控制机构连接由控制机构控制移动的移动台架；所述的移动台架包括有设于机架上可沿输送平台的一端和另一端之间的行程内来回运动的纵向运动架，以及设于纵向运动架上可垂直于纵向运动架的行径路线作往复运动的平伸架台。
在进一步的改进方案中，所述的高能射线照射装置为激光发射器，其设置于平伸架台上。
在进一步的改进方案中，所述的高能射线照射装置为激光扫描器，其设置于平伸架台上，包括有激光发射器、X-Y光学扫描头和光学反射镜片。
在进一步的改进方案中，所述的氧化石墨烯溶液涂覆装置包括有用于储存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头之间通过管道连接，所述的氧化石墨烯溶液喷头设于平伸架台上；所述的介电隔膜材料涂覆装置包括有用于储存介电隔膜材料的第二容器和介电隔膜材料喷头，所述的第二容器和介电隔膜材料喷头之间通过管道连接，所述的介电隔膜材料喷头设于平伸架台上；所述的正极材料涂覆装置包括有用于储存正极材料的第三容器和正极材料喷头，所述的第三容器和正极材料喷头之间通过管道连接，所述的正极材料喷头设于平伸架台上；所述的清洗装置包括有用于储存清洗溶剂的第四容器和清洗喷头，所述的第四容器和清洗喷头之间通过管道连接，所述的清洗喷头设于平伸架台上。
在进一步的改进方案中，还包括有设置于输送平台终端的检测设备，所述的检测设备位于卷膜设备的前一工位，其包括有检测探知装置和激光放射销毁装置，所述的检测探知装置为探头，所述的激光放射销毁装置为激光发射器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在输送平台的多个工作区域内通过多个单体石墨烯电容制造设备依次完成逐个逐个的单体石墨烯电容的制造，在一个工作区域内先后完成氧化石墨烯溶液的预定轨迹涂覆、高能射线还原石墨烯、介电隔膜材料的涂覆和固化、正极材料的涂覆和固化，从而完成单个单体石墨烯电容的制造，可见，本发明可实现多个单体石墨烯电容的制造，也可实现多规格多型号的单体石墨烯电容的制造，结构合理，灵活可控，制造简单快捷，生产成本低，采用溶剂溶液的方式生产制造，其工况平和无污染。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细描述：
【附图说明】
图1 为本发明实施例的立体示意图一；
图2 为本发明实施例的立体示意图二；
图3 为本发明实施例中单体石墨烯电容制造设备的立体示意图一；
图4 为本发明实施例中单体石墨烯电容制造设备的立体示意图二；
图5 为本发明实施例中检测设备的立体示意图。
【具体实施方式】
本发明为一种用于制备石墨烯电容的系统，如图1、2、3、4、5所示，其包括有机架、设于机架上的输送平台、沿输送平台的行径路线依次设置于输送平台上的至少一个工作区域，以及设于机架上与每个工作区域对应设置的至少一个单体石墨烯电容制造设备；所述的单体石墨烯电容制造设备包括有设于机架上的可寻址位移装置，以及由位移装置控制可移动至输送平台上对应工作区域中任意位置的干燥装置、氧化石墨烯溶液涂覆装置、介电隔膜材料涂覆装置、正极材料涂覆装置、高能射线照射装置、清洗装置；还包括有上膜设备、卷膜设备，及检测设备，所述的上膜设备包括有设于机架一侧的用于放置电极基料卷的滚筒架，以及设于输送平台的始端的送膜辊；所述的卷膜设备为卷膜器，其设置于输送平台的终端；所述的检测设备位于卷膜设备的前一工位，其包括有检测探知装置和高能射线放射销毁装置，所述的检测探知装置为探头，所述的高能射线放射销毁装置为激光发射器。
在具体工作时，电极基料采用有机薄膜90，先将一有机薄膜90作为基体置于输送平台20上，本实施例中，卷成筒状的有机薄膜卷61通过送膜辊21送料平铺于输送平台20上；然后依次经过输送平台20上每一个工作区域，由对应工作区域上的单体石墨烯电容制造设备30对有机薄膜90进行加工，在有机薄膜90上制造一个个的单体石墨烯电容；当有机薄膜90进入工作区域后，位移装置控制控制氧化石墨烯溶液涂覆装置51于有机薄膜90上进行涂覆工作，将氧化石墨烯溶液涂覆于有机薄膜90上；在完成涂覆后，有机薄膜90表面的氧化石墨烯溶液受到干燥装置54的热辐射后干燥成氧化石墨烯层；接着，位移装置控制高能射线照射装置55对有机薄膜90表面的氧化石墨烯层按照预设的路线对氧化石墨烯层进行照射，将一定轨迹上的氧化石墨烯还原成石墨烯，这样就完成了对负电极和极耳的石墨烯层刻画成型，形成了石墨烯态的负极层和极耳层，由于负电极和极耳的轨迹形态可以预先设定，因此，可以在有机薄膜90上完成不同型号电容的成型刻画；在负极层和极耳层刻画成型后，位移装置控制清洗装置56清洗掉有机薄膜90上多余的氧化石墨烯层；之后，位移装置控制介电隔膜材料涂覆装置52对有机薄膜90表面进行介电隔膜材料的涂覆，这样在有机薄膜90上石墨烯层表面和非石墨烯层表面均涂覆有介电隔膜材料；然后再由位移装置控制高能射线55对有机薄膜90表面进行照射，照射的轨迹沿负电极和极耳的轨迹方向，这样在石墨烯态的负极层和极耳层上的介电隔膜材料受射线照射后被固定下来，形成介电层；然后再由位移装置控制清洗装置56对有机薄膜90表面进行清洗，将液态的、未固化的介电隔膜材料清洗完全；接着，由位移装置控制正极材料涂覆装置53沿预设的负电极和极耳的轨迹方向进行涂覆，将正极材料涂覆在介电层上方，再由位移装置控制高能射线照射装置54对正极材料进行高能射线照射，将正极材料固化于介电层上，形成正极层，到这时，一个单体石墨烯电容就已经制造完成。有机薄膜90在一个工作区域内完成一个单体石墨烯电容的制造后，由输送平台20运送到下一个工作区域内，进行另一个单体石墨烯电容的制造，这样在一个系统内完成多个单体石墨烯电容的制造；当有机薄膜90在完成石墨烯电容的制造后进入到输送平台20终端后，由检测设备80进行检测，若检测到不符合规格或制备不成功的非标准石墨烯电容，则由检测设备80对非标准石墨烯电容进行激光销毁。
本发明在输送平台20的多个工作区域内通过多个单体石墨烯电容制造设备依次完成一个单体石墨烯电容的制造，在一个工作区域内通过可任意寻址的移动装置控制氧化石墨烯溶液涂覆装置51、介电隔膜材料涂覆装置52、正极材料涂覆装置53、干燥装置54、高能射线照射装置55、清洗装置56在有机薄膜80上先后完成氧化石墨烯溶液的预定轨迹涂覆、高能射线还原石墨烯、隔膜材料的涂覆和固化、正极材料的涂覆和固化、正极汇流材料的涂覆和固化，从而完成单个单体石墨烯电容的制造；由于有机薄膜在输送平台20上的各个工作区域完成逐个单体石墨烯电容的制造，这样就可以根据要求在有机薄膜90上制造多个不同型号不同规格的单体石墨烯电容，通过上述可知，本发明可实现多个单体石墨烯电容的制造，也可实现多规格多型号的单体石墨烯电容的制造，结构合理，灵活可控，制造简单快捷，生产成本低，采用溶剂溶液的方式生产制造，其工况平和无污染。
在本发明的实施例中，如图1、图2、图3、图4所示，所述的位移装置包括有控制机构，以及与控制机构连接由控制机构控制移动的移动台架；所述的移动台架包括有设于机架10上可沿输送平台的一端和另一端之间的行程内来回运动的纵向运动架40，以及设于纵向运动架40上可垂直于纵向运动架40的行径路线作往复运动的平伸架台50，本发明通过纵向运动架40和平伸架台50的运动配合实现移动台架的X、Y可寻址位移；
在本发明的实施例中，高能射线装置55为激光发射器，其设置于平伸架台50上，由位移装置带动其进行X、Y可寻址位移，其设置于平伸架台50上，包括有激光发射器、X-Y光学扫描头和光学反射镜片。其自身即可完成X、Y可寻址位移的激光照射，高能射线装置55亦可当然为X射线、粒子束等，在如图1、2、3所示的实施例中，所述的氧化石墨烯溶液涂覆装置51包括有用于储存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头之间通过管道连接，所述的氧化石墨烯溶液喷头设于平伸架台50上；所述的介电隔膜材料涂覆装置52包括有用于储存介电隔膜材料的第二容器和介电隔膜材料喷头，所述的第二容器和介电隔膜材料喷头之间通过管道连接，所述的介电隔膜材料喷头设于平伸架台50上，隔膜材料可以是聚丙烯或聚乙烯材料；所述的正极材料涂覆装置53包括有用于储存正极材料的第三容器和正极材料喷头，所述的第三容器和正极材料喷头之间通过管道连接，所述的正极材料喷头设于平伸架台50上，正极材料为磷酸铁锂；所述的清洗装置56包括有用于储存清洗溶剂的第四容器和清洗喷头，所述的第四容器和清洗喷头之间通过管道连接，所述的清洗喷头设于平伸架台上，在本实施例中，清洗溶剂可以为极性溶剂或有机溶剂。
尽管参照上面实施例详细说明了本发明，但是通过本公开对于本领域技术人员显而易见的是，而在不脱离所述的权利要求限定的本发明的原理及精神范围的情况下，可对本发明做出各种变化或修改。因此，本公开实施例的详细描述仅用来解释，而不是用来限制本发明，而是由权利要求的内容限定保护的范围。
Claims (8)
1.一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，其包括有机架、设于机架上的输送平台、沿输送平台的行径路线依次设置于输送平台上的至少一个工作区域，以及设于机架上与每个工作区域对应设置的至少一个单体石墨烯电容制造设备；所述的单体石墨烯电容制造设备包括有设于机架上的可寻址位移装置，以及由位移装置控制可移动至输送平台上对应工作区域中任意位置的干燥装置、氧化石墨烯溶液涂覆装置、介电隔膜材料涂覆装置、正极材料涂覆装置、高能射线照射装置、清洗装置。
2.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，还包括有上膜设备，所述的上膜设备包括有设于机架一侧的用于放置电极基料卷的滚筒架，以及设于输送平台的始端的送膜辊。
3.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，还包括有卷膜设备，所述的卷膜设备为卷膜器，其设置于输送平台的终端。
4.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，所述的位移装置包括有控制机构，以及与控制机构连接由控制机构控制移动的移动台架；所述的移动台架包括有设于机架上可沿输送平台的一端和另一端之间的行程内来回运动的纵向运动架，以及设于纵向运动架上可垂直于纵向运动架的行径路线作往复运动的平伸架台。
5.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，所述的高能射线照射装置为激光发射器，其设置于平伸架台上。
6.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，所述的高能射线照射装置为激光扫描器，其设置于平伸架台上，包括有激光发射器、X-Y光学扫描头和光学反射镜片。
7.根据权利要求5所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，所述的氧化石墨烯溶液涂覆装置包括有用于储存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头之间通过管道连接，所述的氧化石墨烯溶液喷头设于平伸架台上；所述的介电隔膜材料涂覆装置包括有用于储存介电隔膜材料的第二容器和介电隔膜材料喷头，所述的第二容器和介电隔膜材料喷头之间通过管道连接，所述的介电隔膜材料喷头设于平伸架台上；所述的正极材料涂覆装置包括有用于储存正极材料的第三容器和正极材料喷头，所述的第三容器和正极材料喷头之间通过管道连接，所述的正极材料喷头设于平伸架台上；所述的清洗装置包括有用于储存清洗溶剂的第四容器和清洗喷头，所述的第四容器和清洗喷头之间通过管道连接，所述的清洗喷头设于平伸架台上。
8.根据权利要求1所述的一种用于制备石墨烯电容的系统，其特征在于，还包括有设置于输送平台终端的检测设备，所述的检测设备位于卷膜设备的前一工位，其包括有检测探知装置和激光放射销毁装置，所述的检测探知装置为探头，所述的激光放射销毁装置为激光发射器。
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