CN111525139B - 一种石墨纸集流体、负极以及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种石墨纸负极、石墨纸集流体及其制备方法，属于锂离子材料制造领域。石墨纸集流体包括相对设置的第一面和第二面；其中，第二面为与活性物质相作用的一面，第一面用于与外界电路相连接，在第二面上设置有多个孔洞，且多个孔洞未贯穿第一面。此外，本文还提供该集流体的制备方法、以及石墨纸负极。采用本发明提供的集流体所组装的锂离子电池半电池，具有优异的循环稳定性，同时兼具良好的倍率性能，在大电流下充放电性能出色。相比于目前使用的铜箔铝箔集流体，在同等的容量情况下，整个电极的质量有很大的下降，质量比容量能提高100‑200％。

Description

一种石墨纸集流体、负极以及制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池材料制造技术领域，特别涉及一种石墨纸集流体、负极以及集流体和负极的制备方法。
背景技术
自从锂离子电池问世以来，这一体系就以其能量密度高、工作电压高、循环性能稳定、负载特性好、充放电速率快、安全性同时兼具无污染的特点在近些年收到了广泛的关注和使用。从1991年日本Sony公司发明了第一代商用锂离子电池后，近20年锂离子电池在循环稳定性、能量密度、安全性等方面均已经得到了长足的发展。
经典的锂离子电池主要包括以下几个组成部分：正极材料、负极材料、隔膜、电解液、集流体和包装外壳等。目前集流体主要采用的是金属箔片，因其具有较好的导电性，例如铜箔和铝箔。其中电池的能量密度主要取决于正、负电极材料的比容量性能，因而提升电池能量密度的方法，目前大多集中于对正、负极电极材料的比容量性能的提升的研究，而当正负极电极材料达到理论容量后，则会遇到难以继续提升电池比容量的瓶颈。
发明内容
本发明提供了一种石墨纸集流体、负极以及集流体和负极的制备方法，以解决现有技术中当正负极电极材料达到理论容量后，则会遇到无法继续提升电池比容量的瓶颈的技术问题。
在一些示例性的实施例中，一种石墨纸集流体，包括相对设置的第一面和第二面；其中，所述第二面为与活性物质相作用的一面，所述第一面用于与外界电路相连接，在所述第二面上设置有多个孔洞，且所述多个孔洞未贯穿所述第一面。
根据前述可知，传统的铜箔、铝箔，虽然具有好的导电性，但存在重量大、平面导热性差等缺陷，并且当正负电极材料的比容量达到理论容量后，难以对电池比容量实现提升。本实施例，采用石墨纸集流体，可降低电池整体重量，提升电池整体比容量。
另外，研究发现未设置盲孔的石墨纸集流体，无法显著提升电池比容量，循环稳定性差、但通过在石墨纸集流体与活性物质相作用的一面，设置多个孔洞后，可大幅度提升电池比容量和循环稳定性。
其中，多个孔洞为盲孔，即未贯穿所述石墨纸集流体的第一面，这样的设置方式可以保证充放循环锂离子会嵌入到石墨层中。此外，采用石墨纸集流体可以扩大集流体的应用场景，比如当电池工作电压较高时，金属集流体存在容易被氧化、甚至发生氧化腐蚀，最终影响其导电性，而石墨纸集流体对电解液中的成分保持稳定，提升了集流体的化学稳定性和电化学稳定性。此外，随着电子器件柔性化的发展，金属箔片集流体无法满足柔性需求，可加工性差，无法满足相应的工业需求，采用本实施例的石墨纸集流体，可满足电子器件柔性化的需求。
可选的，所述石墨纸集流体的镶嵌度不大于0.6度。研究发现，石墨纸集流体的镶嵌度影响石墨纸集流体的石墨层定向性，从而影响其导电和导热特性，研究发现当镶嵌度大于0.6度时，石墨纸定向性差，当镶嵌度小于等于0.6度时，石墨纸集流体具有高度定向的石墨层排列，具有良好的导电和导热的特点，进一步增强了电池整体的散热和倍率性能。
可选的，所述石墨纸集流体的电导率不低于1×103S/m。电导率是集流体性能的一个重要指标，电导率越高，集流体性能越好。对于上述实施例中的石墨纸集流体，研究发现该结构的石墨纸集流体的电导率最好不低于1×103S/m，当石墨纸集流体的电导率不满足该指标时，电池整体电阻较大，不利于提高电池的倍率性能。
可选的，石墨纸集流体的第二面上的多个孔洞的分布方式，以均匀分布为优选分布方式。若孔洞非均匀分布，则会产生电池充放电循环中脱嵌锂不完全，电池容量不稳定，库伦效率低等问题。
需要阐述的是，石墨纸集流体的孔洞的形状可以为多种形状，如圆形、椭圆形、方形、三角形中的一种或多种。为保证充放电循环锂离子可以快速、均匀的嵌入到石墨层中，优选圆形孔洞。
可选的，表面阵列孔洞的直径可以在5-100um之间的任意值，阵列孔洞结构的间距在5-100um之间任意值，若超出范围，可能会弄坏石墨纸，也可能石墨纸没有充放电容量或者充放电容量不稳定。
可选的，石墨纸集流体厚度为12-100um，孔深为集流体厚度的15％-85％之间。若孔深厚度少于15％，可能石墨纸没有充放电容量或者充放电容量不稳定若孔深厚度超过85％，可能会导致电池充放电循环过程中集流体的损坏，也可能石墨纸没有充放电容量或者充放电容量不稳定。
在一些示例性的实施例中，一种石墨纸负极，采用前述实施例中的石墨纸集流体直接制成，或，该石墨纸负极可以由前述实施例中的石墨纸集流体和负极材料制成，所述负极材料负载于所述石墨纸集流体的所述第二面。
由于基于前述实施例中结构改造后的石墨纸集流体可以提升电池比容量，因而当采用其制备石墨纸负极时，也同样具备上述优点。另外，研究发现前述实施例的石墨纸集流体因具备石墨结构的有序排列，所以其与金属箔片不同，可以单独使用作为负极使用。当然，为了提高电池容量以及契合商用电池制备工艺，也可以通过在石墨纸集流体上负载电池负极材料的方式制备石墨纸负极。
在一些可选的实施例中，若所述石墨纸负极为锂离子电池负极，则所述负极材料至少包括如下组分：粘结剂、导电剂和活性物质。
其中，粘结剂：导电剂：活性物质的质量比＝0.5～15％：0.5～15％：70～97.5％。
所述粘结剂至少包括羧甲基纤维素CMC；
所述导电剂至少包括碳纳米管CNT；
所述活性物质包括硅/碳复合物，和/或，硅氧化物/碳复合物。
可选的，导电剂包括SuperP Li导电炭黑、气相生长碳纤维(Vapor-grown carbonfiber，VGCF)、碳纳米角(CarbonNanohorn，CNH)、介孔石墨烯(Mesoporous graphene，MGF)中的一种或多种。
可选的，活性物质为：三元NCM、NCA、锰酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、石墨、微米级硅/石墨核壳结构粉末、微米级一氧化硅/石墨核壳结构粉末中的一种或多种。
可选的，活性物质还可以包括：微米级高纯硅粉、纳米级高纯硅粉、微米级高纯一氧化硅原粉中的一种或多种。
可选的，粘结剂包括：聚丙烯酸(Polyacrylic acid，PAA)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚丙烯醇(polyvinyl alcohol，PVA)、海藻酸钠(sodium alginate，Alg)、聚偏氟乙烯(Poly(vinylidene fluoride)，PVDF)、聚酰亚胺(Polyimide，PI)和丁苯橡胶(Polymerized Styrene Butadiene Rubber，SBR)中的一种或多种。
在一些示例性的实施例中，一种石墨纸集流体制备方法，用以制备前述实施例中所提的石墨纸集流体，包括如下步骤：
将石墨纸平铺于压印模板表面，并将其放置于辊压机中进行辊压，获得所述的石墨纸集流体；所述压印模板具有多个凸起，以使所述辊压机在对石墨纸进行辊压后，形成所述多个孔洞。
本实施例提供了一种通过压印的方法，制备石墨纸集流体的方法，此种制备方式具有效率高、成本低的特点，适合大规模工业化生产。当然，石墨纸集流体也可以通过其它方式使其具备多个阵列孔洞，如激光烧蚀、电子束刻蚀等。
具体的，在上述实施例中，压印模板为不锈钢金属板，该不锈钢金属板是通过金属刻蚀的方式制备得到。金属板的形状可以如图3所示。采用不锈钢金属板，一是考虑金属模板在压印过程中不易形变，二是考虑金属模板与石墨纸在压印脱模过程中不产生静电，不易粘连，能够保持石墨纸的完整性。
可选的，图3示出了压印模板的一个优选的实施例，从图中可知所述压印模板具有均匀分布的圆柱形凸起，所述圆柱形凸起的高度为0.1-0.2mm，直径为5-100um，所述多个圆柱形凸起之间的中心距离为5-100um。压印模板的设计是根据石墨纸集流体上阵列孔洞的尺寸设置有关，以期获得符合要求的阵列孔洞。
具体的，压印过程为将石墨纸平铺于不锈钢模板表面，并将其放置于辊压机中，调节辊压厚度，制备具有阵列孔洞结构的石墨纸(孔洞未穿透石墨纸)。如图所示，不锈钢模板厚2毫米，石墨纸厚度为20um，则滚压厚度可调整为2003-2017um。
可选的，上述实施例中所采用的石墨纸是将聚酰亚胺高分子高温碳化碳化膜，并结合相应压实工艺制备得到，具有石墨高度定性排列的石墨纸。受益于其良好的稳定性和高导电导热特性，有效的传导电子的同时实现锂离子电池和超级电容器的均匀散热。
具体的，所述石墨纸的制备方法可以包括：
将聚酰亚胺膜进行固定；
将固定好的聚酰亚胺膜在500-1000度进行碳化，再升温至2300-2700度进行石墨化，获得石墨膜；
将所述石墨膜进行压实，得到所述石墨纸。
在上述实施例中，在碳化前通过对聚酰亚胺膜进行固定，以防止在碳化过程中引起的聚酰亚胺膜的变形。对聚酰亚胺的碳化过程，采用两段碳化法，第一段碳化过程，得到黑色聚酰亚胺无定形碳化膜；第二段碳化，使得聚酰亚胺无定形碳化膜石墨化，得到高定向石墨纸。通过对石墨膜进行压实，以使得到结构致密的石墨膜，提高了石墨膜镶嵌度，提高力学和电学，从而获得具有高度定向，高导电特性的石墨纸。
优选的，上述聚酰亚胺膜的固定和石墨膜的压实过程，均可采用加压压实。采用加压压实，可以使得最终制备的石墨纸的结构更加致密，表面更加平整，电导率和散热度进一步增强，从而进一步提升电池的电化学性能。另外，研究发现加压压实，可以避免石墨纸上含有气孔，而石墨纸上的气孔，会使得石墨纸力学性能差，易碎、易发生层状剥离，导致散架。除了力学性质的影响，石墨纸上的气孔，也会影响到石墨纸在进行阵列打孔后的容量稳定性，研究发现未经加压压实的石墨纸，石墨纸易其存在气孔，其打孔后虽然也具备比容量，但其比容量比经过加压压实的石墨纸低，并且循环稳定性也差一些。
优选的，在固定步骤前，还包括对聚酰亚胺膜进行预清洗的过程，以去除聚酰亚胺膜表面的杂质，以免杂质影响碳化过程，致使无法获得具有高定向排列的石墨纸。
优选的，上述实施例的聚酰亚胺膜可以是由芳香族二元酐和芳香族二元胺聚合得到，也可直接选用商用的聚酰亚胺膜(如杜邦公司Kapton系列：100HN、200HN、300HN等)。
本发明相比现有技术，具有如下优点及改进效果：
①本发明针对现有的金属箔片集流体质量大以及平面导热性差等问题，采用高定向的石墨纸作为集流体，同时提高电极平面导热性，有效降低电池工作时的温度，提高电池安全性；②本发明采用的是的高定向石墨纸经压印打孔之后本身具有稳定的充放电容量，并且具有良好的循环稳定性。③本发明能够降低整个电极中集流体的质量比例，提高电极的整体比容量。④本发明提供的集流体具有超高的电导率有效提高电子传输速度对于指导其他制备高比容量的锂离子电池和超级电容器具有指导意义。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1是通过高温碳化处理以及加压压实之后得到的高定向石墨纸的扫描照片。
图2是实施例1与对比例1的长循环性能对比图。
图3是不锈钢模板的结构示意图。
图4是压印制备阵列孔洞高定向石墨纸负极扫描照片。
图5是压印制备阵列孔洞的高定向石墨纸与铜箔直接用作锂离子电池的石墨负极的电化学循环性能对比图。
图6是压印制备阵列孔洞的高定向石墨纸与普通石墨纸直接用作锂离子电池的石墨负极的电化学循环性能对比图。
图7是压印制备阵列孔洞的高定向石墨纸与未压印高定向石墨纸直接用作锂离子电池的石墨负极的电化学循环性能对比图。
图8是压印制备阵列孔洞的高定向石墨纸、铜箔、普通石墨纸与未压印高定向石墨纸直接用作锂离子电池的石墨负极的电化学循环性能对比图。
具体实施方式
下面通过一个具体的实施例对本发明作进一步的说明。
实施例A石墨纸的制备方法：
选用杜邦公司Kapton系列的100HN的聚酰亚胺膜为例，其基本参数如下：25um厚，最高抗拉伸强度为231MPa，最大延展程度为72％(23℃)以及拉伸模量为2.5GPa等。
根据需要其裁剪成特定的形状(矩形、正方形、圆形、三角形、菱形、六边形等)和尺寸(视情况而定)，下面以10厘米乘以10厘米的正方形为例；
接着，将裁剪好的聚酰亚胺膜先用超纯水超声(频率40KHz，功率范围120W)清洗15分钟、接着再用乙醇超声清洗15分钟，重复清洗三次，去除杂质；
再接下来，将清洗干净的聚酰亚胺膜一片或者多片放置于两片平整的石墨模板中间，加压5MPa压力压实并固定住，防止接下来高温碳化过程引起变形；
然后，将固定好的聚酰亚胺膜放入碳化炉以5度/分钟的升温速度升到900度，恒温碳化4个小时，得到初步聚酰亚胺碳化膜。然后将初步碳化得到的聚酰亚胺膜放入石墨化炉中，抽真空至10Pa，以20度/分钟升温至2500度进行石墨化处理，形成具有高度定向特性的石墨膜；
最后，将制备得到的石墨膜加5MPa压力压实，得到结构致密的石墨膜，其具有以下特点：
(1)碳化得到的石墨层具有很高的定向性，镶嵌度(Mosaic Spread)小于等于0.6度；
(2)整个石墨膜表面平整，结构致密，电导率可达1×104S/m。
上述方案所制备石墨膜制备的高定向石墨纸集流体厚度在20um，镶嵌度为0.6度，电导率9.5×103S/m。本实施例所制得的石墨纸的扫描照片如图1所示，根据图1，可知获得了表面平整，无气孔，结构致密的石墨纸。
实施例B石墨纸集流体的制备
采用的模板为不锈钢金属板，通过刻蚀的方式制备得到，结构特征如图3所示。
将实施例A中制备的石墨纸平铺于不锈钢模板表面，并将其放置于辊压机中，调节辊压厚度，制备得到具有阵列孔洞结构的石墨纸(孔洞未穿透石墨纸)。具体的，将制备得到的石墨纸铺放在具有圆柱形阵列(圆柱直径100微米，圆柱之间距离100微米)的钢板表面(如图3所示)，上述制备过程中的具体参数为：不锈钢模板厚2毫米，石墨纸厚度为20um，则滚压厚度可调整为2010um。最后制得的具有阵列孔洞结构的高定向石墨纸集流体如图4所示。
实施例1：
常温下，将增稠剂羧甲基纤维素(CMC)粉末与超纯去离子水以1.5：98.5混合，常温搅拌12h，得到透明黏稠胶体溶液。按照活性物质纳米级硅/碳：：碳纳米管(CNT)：CMC＝8：1：1的质量比加入各组分物质，球磨混合4h即得到负极水性浆料。按照锂离子扣式电池常规生产工艺，将水性负极浆料经过湿膜制备的方法涂覆到采用实施例B所制备的具有阵列孔洞结构的高定向石墨纸集流体上，经过烘干干燥和除水除氧过程，干膜经过冲压设备冲片对石墨纸集流体进行裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
对比例1：
同实施例1一样配置相应的负极水性浆料。按照锂离子扣式电池常规生长工艺，将所得的负极水性浆料经过湿膜制备的方法涂覆到铜箔集流体上，同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，干膜经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
以下表格展示了实施例1和对比例1的电极比容量对比结果：
Figure BDA0002444566830000081
根据上述表中数据可以看出，采用高定性石墨纸集流体，在相同活性物质载量的条件下，整个负极比容量比铜箔集流体增加了130％。如图2中显示的实施例1与对比例1的长循环性能对比图可知，采用本发明提供的集流体所组装的锂离子电池半电池，具有优异的循环稳定性，同时兼具良好的倍率性能，在大电流下(2A/g)充放电性能出色。下文中各实施例中所采用的测试环境与本实施例同，不再赘述。
实施例2
采用实施例B所制备的的具有阵列孔洞结构的高定向石墨纸集流体上，同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的石墨纸经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
对比例2
将对比例1中的商用锂离子电池的铜箔集流体，采用实施例B中记载的相同模板和打孔方法，将其铺放在具有圆柱形阵列(圆柱直径100微米，圆柱之间距离100微米)的钢板表面，并将其放置于辊压机中，调节辊压厚度，制备得到具有阵列孔洞结构的铜箔。同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的铜箔经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
从图5的电化学循环结果中能够看出，采用阵列孔洞结构的石墨纸能够直接用于锂离子负极，表现出良好的电化学循环稳定性。而打孔工艺对铜箔集流体并无提升比容量的功效。
实施例3
采用实施例B所制备的的具有阵列孔洞结构的高定向石墨纸集流体上，同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的石墨纸经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
对比例3
将普通商用石墨纸(购于探乾郎新材料，高纯柔性石墨纸，厚度0.02mm)采用实施例B中记载的相同模板和打孔方法，铺放在具有圆柱形阵列(圆柱直径100微米，圆柱之间距离100微米)的钢板表面，并将其放置于辊压机中，调节辊压厚度，制备得到具有阵列孔洞结构的普通商用石墨纸。同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的铜箔经过冲压设备冲片即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
从图6的电化学循环结果中能够看出，采用高定向阵列孔洞结构的石墨纸相比于普通商用石墨纸，在同样滚压制备阵列孔洞之后用作锂离子负极，表现出更高的比容量以及更稳定的循环性能。
实施例4
采用实施例B所制备的具有阵列孔洞结构的高定向石墨纸集流体上，同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的石墨纸经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
对比例4
采用实施例A所制备的高定向石墨纸集流体，同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
从图7的电化学循环结果中能够看出，采用阵列孔洞结构的石墨纸能够直接用于锂离子负极，表现出良好的电化学循环稳定性。而未打孔的高定向石墨纸是没有比容量的，通过打孔的方式，可以增加比容量。可见石墨纸本身是没有比容量的，即便是采用高定向石墨纸，如果不进行打孔，是无法增加比容量的。
为了便于观察，图8将前述几个实施例中的不同电极材料的容量和循环稳定性进行了统一的比较，包括打孔高定向石墨纸、未打孔高定向石墨纸、打孔普通石墨纸、打孔铜箔。通过图8可见，通过对高定向石墨纸进行打孔，可以增加比容量，并且具有优越的电化学循环稳定性。
实施例5
制备石墨纸，制备方式与实施例A相似，不同之处在于制备过程中未经加压压实。制备所得的石墨纸与实施例A中的石墨纸相比，结构松散，含气孔。将该石墨纸采用实施例B中的方式进行阵列打孔，然后同实施例1中记载的，经过烘干干燥和除水除氧过程，具有阵列孔洞结构的石墨纸经过冲压设备冲片裁切即可得到负极电极片。在手套箱中与金属锂片、隔膜、电解液、正负极壳、弹片、垫片进行组装扣式半电池，静置12h后得到内部充分浸润的锂离子扣式半电池。
以下表格展示了实施例2(经过加压压实的打孔高定向石墨纸)和实施例5(未经加压压实的打孔高定向石墨纸)的电极比容量、以及循环稳定性的对比结果：
Figure BDA0002444566830000111
由上述数据表明，在制备石墨纸的过程中，若不经加压压实操作，虽然制备所得的石墨纸在进行阵列打孔后也具备一定比容量和循环稳定性，但与实施例A中制备的经过加压压实的石墨纸相比，比容量有所下降，并且循环稳定性相对较差。此外，实施例A中经过加压压实的石墨纸，其力学性能比实施例5中更优异，实施例5中的石墨纸结构松散，易碎、易发生层状剥离，韧性低，在阵列打孔的过程中，较容易出现破损。
综上：
本发明提供的一种基于高定向石墨纸的集流体，其本身经阵列孔洞处理之后具有稳定的充放电容量，并且也能将其用于锂离子电池和超级电容器中，具有良好的导电导热特性和电化学稳定性。同时质量轻，能有效提高电池的整体容量。
本领域的技术人员应认识到，以上实施例仅是用来说明本发明，而并非对于本发明的所有囊括，只要在本发明的说明范围内，对以上实施例的变化、变形都将属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种石墨纸集流体，其特征在于，所述石墨纸集流体包括相对设置的第一面和第二面；其中，所述第一面用于与外界电路相连接，在所述第二面上设置有多个孔洞，且所述多个孔洞未贯穿所述第一面；所述石墨纸集流体的镶嵌度不大于0.6度，电导率不低于1×103S/m。
2.如权利要求1所述的石墨纸集流体，其特征在于，所述第二面上的所述多个孔洞为均匀分布。
3.如权利要求2所述的石墨纸集流体，其特征在于，所述石墨纸集流体厚度为12-100um，所述第二面上的所述多个孔洞为圆柱形凹孔，其直径为5-100um，孔深为所述石墨纸集流体厚度的15％-85％，所述多个孔洞的中心间距为5-100um。
4.一种石墨纸负极，其特征在于，所述负极由权利要求1-3中任一项所述的石墨纸集流体直接制成，或，所述负极由权利要求1-3中任一项所述的石墨纸集流体和负极材料制成，所述负极材料负载于所述石墨纸集流体的所述第二面。
5.如权利要求4所述的石墨纸负极，其特征在于，若所述石墨纸负极为锂离子电池负极，则所述负极材料至少包括如下组分：粘结剂、导电剂和活性物质；其中，粘结剂：导电剂：活性物质的质量比＝0.5-15％：0.5-15％：70-97.5％，所述粘结剂至少包括羧甲基纤维素CMC、所述导电剂至少包括碳纳米管CNT、所述活性物质包括硅/碳复合物，和/或，硅氧化物/碳复合物。
6.一种石墨纸集流体制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将石墨纸平铺于压印模板表面，并将其放置于辊压机中进行辊压，获得所述权利要求1-3中任一项所述的石墨纸集流体；所述压印模板具有多个凸起，以使所述辊压机在对石墨纸进行辊压后，形成所述多个孔洞。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述压印模板具有均匀分布的圆柱形凸起，所述圆柱形凸起的高度为0.1-0.2mm，直径为5-100um，所述多个圆柱形凸起之间的中心距离为5-100um。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述石墨纸的制备方法包括：
将聚酰亚胺膜进行固定；
将固定好的所述聚酰亚胺膜在500-1000度进行碳化，再升温至2300-2700度进行石墨化，获得石墨膜；
将所述石墨膜进行压实，得到所述石墨纸。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述聚酰亚胺经加压压实固定，和/或，所述石墨纸经过加压压实获得所述石墨纸。
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