[发明专利]一种超轻导电集流体

权利要求书

1.一种超轻导电集流体，其特征在于：集流体具有层状多孔结构，支撑层和导电增强层贴合而成，支撑层为高分子PTC塑料薄膜，导电增强层为石墨烯薄膜，高分子PTC塑料薄膜沉积石墨烯薄膜后，进行激光打孔，形成层状多孔结构的石墨烯/高分子PTC塑料薄膜集流体。

2.根据权利要求1所述的超轻导电集流体，其特征在于：导电增强层、支撑层、导电增强层依次贴合而成。

3.根据权利要求1所述的超轻导电集流体，其特征在于：孔径为0.1-50μm，集流体孔隙率为3％-15％。

4.根据权利要求1所述的超轻导电集流体，其特征在于：高分子PTC塑料薄膜的厚度为5-12μm。

5.根据权利要求4所述的超轻导电集流体，其特征在于：高分子PTC塑料薄膜包括聚合物和导电剂；

聚合物为聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、聚环氧乙烷、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯中的一种或几种；

导电剂为金属导电材料、金属化合物导电材料、金属混合物导电材料、碳基导电材料中的一种；

金属导电材料为金属粉末或金属纤维，金属粉末为铝、铜、镍、钛、银中的一种或几种，金属纤维为铝、铜、镍、钛、银中的一种或几种；

金属化合物导电材料为金属氧化物粉末或金属氮化物粉末，金属氧化物粉末为TiO₂、Ti₄O₇、V₂O₃、VO₂中的一种或几种，金属氮化物粉末为钛的氮化物；金属混合物导电材料为掺铟氧化锡、掺铝氧化锌、掺锑二氧化锡中的一种或几种；碳基导电材料为石墨、炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的超轻导电集流体，其特征在于：导电剂的质量百分比含量为10％-30％，聚合物的质量百分比含量为70％-90％。

7.根据权利要求1所述的超轻导电集流体，其特征在于：石墨烯薄膜的厚度为50-500nm。

8.根据权利要求1-7任一项所述的超轻导电集流体，其特征在于，采用以下步骤制备：

(1)制备高分子PTC塑料：设定居里温度点，称量一定质量比例的聚合物和导电剂，在密炼机内加入聚合物，设置60-600℃的密炼温度，然后加入导电剂，密炼机提速，进行密炼，密炼一定时间后得到高分子PTC塑料；

(2)制备高分子PTC塑料薄膜：将步骤(1)所得的高分子PTC塑料通过压延、热压，制得高分子PTC塑料薄膜；

(3)清洗高分子PTC塑料薄膜：将步骤(2)所得的高分子PTC塑料薄膜在镀膜前进行清洗，超声波清洗15分钟以上，然后用离子风枪吹净高分子PTC塑料薄膜表面；

(4)溅射石墨烯薄膜：将步骤(3)吹净后的高分子PTC塑料薄膜通过掩膜装架放置在片架上，并进入真空腔体抽真空，当真空度达到一定数值后，充入氩气维持一定压力；再将导电增强层石墨靶预溅射10s，然后通过控制溅射功率和时间，使得溅射导电增强层的厚度控制在50-500nm；导电增强层沉积完毕后，通入大气，即得到石墨烯/高分子PTC塑料薄膜。

(5)激光打孔：对步骤(4)所得的石墨烯/高分子PTC塑料薄膜激光打孔，通过控制激光的通道和轨迹，使得石墨烯/高分子PTC塑料薄膜表面分布着直径0.1-50μm的孔，即得到石墨烯/高分子PTC塑料薄膜集流体，集流体孔隙率为3％-15％。

9.根据权利要求8所述的超轻导电集流体，其特征在于：步骤(1)中密炼机提速前的转速为5-20转/分钟，提速后的转速为30-60转/分钟，密炼一定时间为40-80分钟；步骤(3)中真空度达到一定数值为5×10^-3Pa，氩气维持一定压力为0.3-0.7Pa。