JP6045886B2 - 可撓性基板処理装置の処理方法 - Google Patents
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Description
本実施の形態では、本発明の一態様における可撓性基板処理装置の構成、および該装置内で行われる工程について説明する。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いることによって得られる材料であるグラフェンについて、その基本的な作製方法を説明する。なお、図7(A)は、グラフェンの作製工程を説明する図であり、図7(B)はグラフェンを実験的に作製する装置の模式図である。
図7(A)に示すステップS111として、導電層表面に酸化グラフェンを形成する。例えば、導電層上に酸化グラフェンを含む分散液を塗工する。酸化グラフェンを含む分散液は市販品を用いてもよく、例えば図8に示すような方法を用いて作製した酸化グラフェンを溶媒に分散させた分散液を用いてもよい。さらに、後述する別の方法で作製した酸化グラフェン(酸化グラフェン塩)を溶媒に分散させた分散液を用いてもよい。
次に、導電層上に設けた酸化グラフェンを還元してグラフェンを生成する。本ステップでは、上述したように電気エネルギーを用いて電気化学的に酸化グラフェンを還元し、グラフェンを生成する。概念的に記述すると、本ステップは、ステップS111で形成した酸化グラフェンを設けた導電層を用いて閉回路を構成し、当該導電層に当該酸化グラフェンの還元反応が生じる電位、または当該酸化グラフェンが還元される電位を供給し、当該酸化グラフェンをグラフェンに還元することである。なお、本明細書では、酸化グラフェンの還元反応が生じる電位、または当該酸化グラフェンが還元される電位を還元電位という。
ステップS121に示すように、グラファイトを酸化剤により酸化し、酸化グラファイトを形成する。
次に、ステップS122に示すように、混合液1から酸化グラファイトを回収する。混合液1を、濾過、遠心分離、透析等のいずれか一つ以上を行うことで、混合液1から酸化グラファイトを含む沈殿物1を回収する。なお、沈殿物1には未反応のグラファイトを含む。
次に、ステップS123に示すように、酸性溶液を用いて酸化グラファイトを含む沈殿物1から、金属イオンおよび硫酸イオンを除去する。ここでは、酸化グラファイトに含まれる、酸化剤由来の金属イオンを酸性溶液に溶解させることで、酸化グラファイトから金属イオンおよび硫酸イオンを除去することができる。
次に、ステップS124に示すように、沈殿物2を水と混合し、沈殿物2が分散する混合液2を形成する。次に、混合液2に含まれる酸化グラファイトを構成する酸素を含む炭素層をそれぞれ分離し、酸化グラフェンを分散させる。酸化グラファイトから酸化グラフェンを分離させる方法としては、超音波の印加、機械的攪拌等がある。なお、酸化グラフェンが分散する混合液を混合液3とする。
次に、ステップS125に示すように、混合液3を濾過、遠心分離、透析等のいずれか一つ以上を行うことで、酸化グラフェンを含む混合液と、グラファイトを含む沈殿物3とに分離し、酸化グラフェンを含む混合液を回収する。なお、酸化グラフェンを含む混合液を混合液4とする。特にカルボニル基を有する酸化グラフェンは、極性を有する混合液中において、水素が電離するため、酸化グラフェンはイオン化し、酸化グラフェン同士がより分散しやすい。
ステップS126に示すように、混合液4に塩基性溶液を混合し、酸化グラフェン塩を生成した後、有機溶媒を加え、沈殿物4として酸化グラフェン塩が沈殿する混合液5を生成する。
次に、ステップS127に示すように、混合液5を、濾過、遠心分離、透析等のいずれか一つ以上を行うことで、溶媒と、酸化グラフェン塩を含む沈殿物4とに分離し、酸化グラフェン塩を含む沈殿物4を回収する。
本実施の形態では、本発明の一態様を用いることによって得られる材料であるグラフェンを用いた蓄電装置について説明する。なお、本実施の形態では、該蓄電装置をリチウム二次電池として説明する。
110 基板搬出部
111 第1のボビン
112 アンワインダー機構
120 還元処理部
121 第1の槽
122 第1の電極
123 電解液
125 送風処理部
130 洗浄部
131 第2の槽
133 洗浄液
135 送風処理部
140 乾燥部
141 乾燥手段
150 基板搬入部
151 第2のボビン
152 ワインダー機構
160 膜状構造体形成部
161 第1の膜状構造体付着手段
162 第2の膜状構造体付着手段
165 アンワインダー機構
170 膜状構造体乾燥部
171 乾燥手段
180 重ね合わせ部
190 基板供給部
191 第3のボビン
192 アンワインダー機構
201 ニップローラ
202 ニップローラ
203 ニップローラ
204 ニップローラ
205 ニップローラ
206 ニップローラ
207 ニップローラ
208 ニップローラ
212 ローラ
213 ローラ
221 第1のローラ
222 第1のローラ
231 第2のローラ
232 第2のローラ
281 ローラ
282 ローラ
285 重ね合わせ用ローラ
310 吸気口
311 排気口
320 吸気口
321 排気口
330 吸気口
331 排気口
340 吸気口
341 排気口
350 吸気口
351 排気口
370 吸気口
371 排気口
380 吸気口
381 排気口
401 ローラ
402 ローラ
403 ローラ
500 膜状構造体
511 ローラ
521 ローラ
522 ローラ
531 ローラ
532 ローラ
541 ローラ
542 ローラ
551 ローラ
600 可撓性基板
700 可撓性基板
801 スリット
802 スリット
803 スリット
804 スリット
1100 基板供給部
1101 第4のボビン
1102 アンワインダー機構
1113 容器
1114 電解液
1115 導電層
1116 対極電極
1201 負極集電体
1203 負極活物質層
1205 負極
1211 負極活物質
1213 グラフェン
1221 負極活物質
1221a 共通部
1221b 凸部
1223 グラフェン
1307 正極集電体
1309 正極活物質層
1311 正極
1321 正極活物質
1323 グラフェン
1400 リチウム二次電池
1401 負極集電体
1403 負極活物質層
1405 負極
1407 正極集電体
1409 正極活物質層
1411 正極
1413 セパレータ
1415 電解液
1417 外部端子
1419 外部端子
1421 ガスケット
Claims (1)
- 第1のボビンを有する基板搬出部と、
前記基板搬出部と接続され、第1の槽と、前記第1の槽内にある第1の電極及び第1のローラと、を有する還元処理部と、
前記還元処理部と接続され、第2の槽と、前記第2の槽内にある第2のローラとを有する洗浄部と、
前記洗浄部と接続された乾燥部と、
前記乾燥部と接続され、第2のボビンを有する基板搬入部と、
電源と、
を有し、
前記第1のボビン、前記第2のボビン、前記第1のローラおよび前記第2のローラのいずれか一つ以上は、前記第1の電極と対になる第2の電極であり、
前記電源の一方の端子は、前記第1の電極に電気的に接続され、
前記電源の他方の端子は、前記第2の電極に電気的に接続され、
前記電源により、前記第1の電極と前記第2の電極との間に還元電位を与えることで、前記還元処理部において還元処理が行われる可撓性基板処理装置の処理方法であって、
可撓性基板上に、酸化グラフェンが含まれる膜状構造体を形成する第1の工程と、
前記基板搬出部、前記還元処理部、前記洗浄部、前記乾燥部、及び前記基板搬入部に希ガスを導入する第2の工程と、
前記第1の槽に電解液を導入する第3の工程と、
前記電解液に前記可撓性基板を浸漬させる第4の工程と、
前記第1の電極と前記第2の電極とのあいだに還元電位を与え、前記酸化グラフェンを還元する第5の工程と、
前記可撓性基板を洗浄部に搬入し、前記可撓性基板を洗浄する第6の工程と、
前記可撓性基板を乾燥部に搬入し、可撓性基板を乾燥させる第7の工程と、を有することを特徴とする可撓性基板処理装置の処理方法。
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