含石墨烯的电化学装置结构的利记博彩app
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电化学装置，尤指一种包含有石墨烯的电化学装置。
【背景技术】
[0002]单层石墨，又称为石墨烯(graphene),是一种由单层碳原子以石墨键(sp2)紧密堆积成二维蜂窝状的晶格结构，因此仅有一个碳原子的厚度，石墨键为共价键与金属键的复合键，可说是绝缘体与导电体的天作之合。2004年英国曼彻斯特大学Andre Geim与Konstantin Novoselov成功利用胶带剥离石墨的方式,证实可得到单层的石墨烯，并获得2010年的诺贝尔物理奖。
[0003]石墨烯是目前世界上最薄也是最坚硬的材料，导热系数高于奈米碳管与金刚石，常温下其电子迁移率亦比奈米碳管或硅晶体高，电阻率比铜或银更低，是目前世界上电阻率最小的材料，这些独特的电荷机械性质使得加入石墨烯的复合材料更多功能化，不但表现出优异的力学及电学性能，还具有优良的加工性能，为复合材料提供了更广阔的应用领域。但是结构完整的石墨烯是由不含任何不稳定键的苯六元环组合而成的二维晶体，化学稳定性高，其表面呈惰性状态，与其它介质(如溶剂等)相互作用较弱，且石墨烯的片与片之间存在较强的凡得瓦力，容易产生团聚，使其难溶于水以及其它常用的有机溶剂，更难与其它材料掺混形成复合材料，因而大大限制了石墨烯的进一步研究与应用，过去多以其它石墨类或碳类材料作为复合材料应用。
[0004]美国专利US20090325071揭露一种阳极具有石墨烯作为其电流收集层的锂离子电化学装置，此装置包含正极、负极以及电解液。其电化学装置的阳极以金属(铜、镍或不锈钢)箔片作为电流收集层的基材，以化学气相沉积法(CVD)于金属箔片上沉积石墨烯层，形成阳极电流收集层。此专利的金属箔片其厚度为lOnm-lOum，其化学气相沉积的温度为300。。?600。。。
[0005]美国专利US20130095389揭露一种其正极和负极电流收集层皆具有石墨烯层的电化学装置，此装置包含正极电流收集层、正极活性材料、电解液、负极活性材料和负极电流收集层。此装置的正极电流收集层，其基材为15um的铝箔；负极电流收集层，其基材为1um的铜箔。此专利以喷涂的方式，将石墨烯喷涂于金属箔片上，形成具有石墨烯层为Ium的电流收集层，再于具有石墨烯层的电流收集层上，涂布正极和负极活性材料。此专利中指出，具有石墨烯层的电流收集层，其电化学装置的能量密度将有所增加，并且于大量制造时可降低其成本。
[0006]前述的现有技术中皆着眼于改善电化学装置中的电流收集层，藉由石墨烯层的加入增进电流收集层的导电性，然而电化学装置的效率瓶颈通常为正负极材料导电性不佳，以及各结构层之间的兼容性不佳导致界面电阻过高因而影响电化学装置的表现，真正要改善电化学装置的效率瓶颈，应从上述两处着手。
【发明内容】
[0007]本发明的主要目的在于提供一种含石墨烯的电化学装置结构，以作为形成电池/电容器的前躯体，该含石墨烯的电化学装置结构包含正极电流收集层、正极活性物质层、负极电流收集层、负极活性物质层，以及隔离膜。正/负极活性物质层分别形成在正/负极电流收集层上，并反向设置，在中间以隔离膜隔离，正/负极电流收集层都还有一金属箔基层及一石墨烯导电层，石墨烯导电层包含多个石墨烯片及一高分子黏结剂，藉由高分子黏结剂将所述石墨烯片黏附于该金属箔基层上。
[0008]正/负极活性物质层包含多个第二石墨烯片及多个正/负极活性粒子，所述第二石墨烯片及多个正/负极活性粒子利用高分子黏结剂而黏附于该石墨烯导电层上，且第二石墨烯片掺杂于所述正/负极活性粒子之间。
[0009]藉由添加石墨烯于石墨烯的电化学装置结构，不仅使正负极活性材料的导电性增力口，其电流收集层因具有石墨烯层，使得正负极活性材料与金属箔片之间的兼容性提高，其界面电阻值降低，形成一完整的导电网络，且电化学装置的组件性能可大幅提升。
【附图说明】
[0010]图1为本发明含石墨烯的电化学装置结构的剖面示意图。
[0011]图2为本发明正/负极电流收集层的剖面示意图。
[0012]图3为本发明第一 /第二石墨烯导电层的俯视示意图。
[0013]图4为本发明正/负极活性物质层的俯视示意图。
[0014]其中，附图标记说明如下:
[0015]I 含石墨烯的电化学装置结构
[0016]10正极电流收集层
[0017]11第一金属箔基层
[0018]13第一石墨烯导电层
[0019]20正极活性物质层
[0020]30负极电流收集层
[0021]31第二金属箔基层
[0022]33第二石墨烯导电层
[0023]40负极活性物质层
[0024]50隔离膜
[0025]61第一石墨烯片
[0026]62第三石墨烯片
[0027]63第三石墨烯片
[0028]64第四石墨烯片
[0029]65第一高分子黏结剂
[0030]67第一高分子黏结剂
[0031]70正极活性粒子
[0032]80负极活性粒子
【具体实施方式】
[0033]以下配合附图及附图标记对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟习本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。
[0034]参考图1，本发明含石墨烯的电化学装置结构的剖面示意图。如图1所示，本发明含石墨烯的电化学装置结构I包含正极电流收集层10、正极活性物质层20、负极电流收集层30、负极活性物质层40，以及隔离膜50。正极活性物质层20堆栈在正极电流收集层10上，隔离膜50堆栈在正极活性物质层20上，负极活性物质层40堆栈在隔离膜50上，而负极电流收集层30堆栈在负极活性物质层40，在整体结构上，正极电流收集层10及正极活性物质层20以隔离膜50与负极电流收集层30及负极活性物质层40呈镜射对称。
[0035]参考图2，本发明正/负极电流收集层的剖面示意图。如图2所示，石墨烯的电化学装置结构I中的正极电流收集层10包含一第一金属箔基层11及第一石墨烯导电层13，第一石墨烯导电层13堆栈在第一金属箔基层11上，而负极电流收集层30包含一第二金属箔基层31及第二石墨烯导电层33，第二石墨烯导电层33堆栈在第二金属箔基层31上，其中正极电流收集层10形成有该第一石墨烯导电层13的表面，面对该负极电流收集层30形成有该第二石墨烯导电层33的表面，使正负极呈反向排列，其中第一石墨烯导电层13及第二石墨烯导电层33的厚度小于5um。进一步地，参考图3，第一 /第二石墨烯导电层的俯视示意图，如图3所示，第一石墨烯导电层13及第二石墨烯导电层33分别包含多个第一 /第二石墨烯片61 / 63及一第一 /第二高分子黏结剂65 / 67，同时参考图2，多个石墨烯片60藉由高分子黏结剂65黏附于第一金属箔基层11或第二金属箔基层31的一表面上,所述石墨烯片60呈片状,厚度为I?50nm,且平面横向尺寸为Ium?50um,而高分子黏结剂65的厚度闻于所述石墨稀片60。
[0036]第一金属箔基层11及第二金属箔基层31为铝、铜、钛、镍、钴、锰及不锈钢中的至少其中之一所制成的金属箔。该第一 /第二高分子黏结剂65 / 57选自聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙烯酯、聚氨酯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚四甘醇二丙烯酸酯、聚酰亚胺、醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、醋酸丙酸纤维素、乙基纤维素、氰乙基纤维素、氰乙基聚乙烯醇及羧甲基纤维素的至少其中之一。在与电解液接触时，该第一 /第二高分子黏结剂65 / 67呈现胶态。进一步地，该第一 /第二高分子黏结剂65 / 67进一步包含热固性树酯或光固树脂的其中之一，该热固性树酯或光固树脂至少包含环氧树酯与酚醛树酯的其中之一，藉此提升第一 /第二金属箔基层11 / 31与第一 /第二石墨烯导电层13 / 33的附着性。
[0037]参考图4,本发明正/负极活性物质层的俯视示意图。如图4所示,本发明正极活性物质层20包含多个第三石墨烯片62及多个正极活性粒子70，所述第三石墨烯片62及多个正极活性粒子70利用一第一高分子黏结剂65而黏附于该第一石墨烯导电层13之上，其中该第一高分子黏结剂65可以从第一石墨烯导电层13中溢出，或是额外施加于该第一石墨烯导电层13的表面，所述第三石墨烯片62掺杂于所述正极活性粒子70之间，且厚度为I?50nm,且平面横向尺寸为Ium?50um,所述正极活性粒子70为锂金属化合物、金属氧化物或活性碳，该金属氧化物包含氧化锰化合物与氧化钌化合物的至少其中之一，其中所述第三石墨烯片62相对于所述正极活性粒子70的重量比小于10wt%。
[0038]相似地，负极活性物质层40包含多个第四石墨烯片64及多个负极活性粒子80，所述第四石墨烯片64及多个负极活性粒子80利用第二高分子黏结剂67而黏附于该第二石墨烯导电层33之上，其中该第二高分子黏结剂67可以从第二石墨烯导电层33中溢出，或是额外施加于该第二石墨烯导电层33的表面，所述第四石墨烯片64掺杂于所述负极活性粒子80之间，且厚度为I?50nm,且平面横向尺寸为Ium?50um,所述负极活性粒子80为石墨、中间相碳微球、硅、氧化锡或活性碳的至少其中之一。所述第四石墨烯片64相对于所述负极活性粒子80的重量比小于50