[发明专利]柔性衬底处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性衬底处理装置。

背景技术

近年来，作为具有优异的导电性、柔性及机械强度的电子材料，作为碳材料之一的石墨烯引人注目，而正在研究将石墨烯应用于各种产品。

例如，将石墨烯应用于锂二次电池及锂离子电容器等蓄电装置也是一个实例。通过用石墨烯覆盖该蓄电装置的电极或将石墨烯混合到该蓄电装置的电极，可以提高该电极的导电性。

作为石墨烯的制造方法的一个实例，专利文献1公开了在存在碱的状态下将氧化石墨还原的方法。作为形成该氧化石墨的方法，可以举出：将硫酸、硝酸及氯酸钾用作氧化剂的方法；将硫酸及过锰酸钾用作氧化剂的方法；以及将氯酸钾及发烟硝酸用作氧化剂的方法等。

对包含通过上述方法得到的氧化石墨的液体进行超声波处理或搅拌来剥离氧化石墨，而形成氧化石墨烯。接着，通过在存在碱的状态下进行氧化石墨烯的还原处理，可以生成石墨烯。

另外，也可以通过进行加热处理将氧化石墨烯还原成石墨烯。

[专利文献1] 日本专利申请公开2011-500488号公报

通过氧化石墨烯的还原生成的石墨烯的导电性根据构成该石墨烯的碳原子的键合状态而不同，即碳的sp²键（双键）的比率越高，导电性越高。

另外，从生产率的观点而言，形成有氧化石墨烯等氧化物的衬底优选为能够成为卷状的柔性衬底。

发明内容

因此，本发明的一个方式的目的之一是提供柔性衬底处理装置，该柔性衬底处理装置能够在柔性衬底上形成导电性良好的石墨烯。另外，本发明的一个方式的目的之一是提供柔性衬底处理装置，该柔性衬底处理装置能够对形成在柔性衬底上的氧化物进行还原处理。

本说明书所公开的本发明的一个方式涉及卷对卷方式（Roll-to-Roll方式）的柔性衬底处理装置，在上述卷对卷方式中对形成在尺寸长的柔性衬底上的氧化物进行还原处理。

当为了提高石墨烯的导电率而增高石墨烯中的sp²键的比率时，优选进行电化学处理（electrochemical process）将氧化石墨烯还原，而不进行热处理。

但是，当通过电化学处理稳定地进行氧化物的还原时，需要将形成有氧化物的衬底与对电极（counter electrode）之间的距离维持为特定距离并在电解液中进行处理。若该距离产生偏差，通过还原被脱氧化了的材料的质量也会产生偏差。

另外，上述氧化物的方式不局限于单一方式，也包括层叠有或混合有与氧化物不同的材料的方式。在本说明书中，不区别该多个方式而将它们都称为膜状结构体。

因此，为了以高生产率稳定地进行电化学还原处理，优选使用作为本发明的一个方式的卷对卷方式的装置。

本说明书所公开的本发明的一个方式是柔性衬底处理装置，其特征在于包括：发送形成有膜状结构体的柔性衬底的衬底搬出部；将膜状结构体所包含的氧化物电化学还原的还原处理部；洗涤柔性衬底及膜状结构体的洗涤部；使柔性衬底及膜状结构体干燥的干燥部；以及卷起形成有膜状结构体的柔性衬底的衬底搬入部。

另外，本说明书所公开的本发明的另一个方式是柔性衬底处理装置，其特征在于包括：发送由第一筒管卷起的柔性衬底的衬底搬出部；包括第一槽的还原处理部，该第一槽容纳有电解液、浸渍在电解液中并与柔性衬底平行的第一电极及以使柔性衬底浸渍在电解液中的方式支撑柔性衬底的第一辊；具有第二槽的洗涤部，该第二槽容纳有洗涤液及以使柔性衬底浸渍在洗涤液中的方式支撑柔性衬底的第二辊；使柔性衬底干燥的干燥部；以及将柔性衬底卷到第二筒管上的衬底搬入部，其中，将第一筒管、第二筒管、第一辊和第二辊中的任一个以上用作第二电极，并且，在柔性衬底的路径中，依次组合有衬底搬出部、还原处理部、洗涤部、干燥部及衬底搬入部。

上述柔性衬底处理装置也可以省略洗涤部和干燥部中的任一个或这两者。

上述衬底搬出部、还原处理部、洗涤部、干燥部及衬底搬入部优选各自具有分离的室。

另外，优选至少上述还原处理部、洗涤部及干燥部设置有气氛控制部。

另外，在上述衬底搬出部与上述还原处理部之间、上述还原处理部与上述洗涤部之间、上述洗涤部与上述干燥部之间以及上述干燥部与上述衬底搬入部之间分别设置夹持辊或狭缝，并且可以通过该夹持辊或该狭缝搬送上述柔性衬底。

另外，优选在上述还原处理部和洗涤部中的柔性衬底的搬送路径中设置有送风处理部。可以利用该送风处理部去除附着到柔性衬底的电解液或洗涤液的大部分。