[发明专利]三维覆碳多孔铝及其制备方法

说明书

本发明提供的一种三维覆碳多孔铝，包括铝基本体及包覆在所述铝基本体表面的碳层，所述铝基本体为铝丝骨架和三维连通孔形成的泡沫铝，所述碳层连续致密地包覆在所述铝基本体表面，所述碳层厚度为0.34nm‑2μm。通过在铝基本体上包覆连续致密的碳层，与现有技术中的铝箔及铝网相比，当三维多孔铝作为集流体时与活性物质的接触电阻降低10‑80％。同时，可以使铝基本体的机械强度提高20‑80％，其器件功率密度提高10‑50％。

技术领域

本发明涉及多孔铝制备技术领域，特别是指一种三维覆碳多孔铝及其制备方法。

背景技术

本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

三维多孔铝在工业中应用广泛，涉及各种导电、散热、隔音用途及机械用途(如缓冲、减重与强度支撑)，特别地，将铝材制备成多孔薄膜状材料，可以用作各种电化学储能器件的集流体，具有重大价值。制备多孔铝的方法包括在多孔高分子基板上沉积铝层、后去除高分子的方法，或将铝粉进行粘合后烧结获得，也可经过铝熔融、通入气体、吹泡而得。

但是通孔型的多孔铝因孔隙率较大，存在机械强度低的缺点。同时，多孔铝在空气中放置时，或即使在惰性气体保护下，也容易在表面形成一层氧化膜，使其在用作电极流体时与电极材料接触性较差，电阻较高，不利于提升器件的功率密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三维覆碳多孔铝及其制备方法，其目的在于克服上述现有技术中用于电化学储能领域的多孔铝薄膜的机械强度差，接触电阻高的缺点。

本发明提供的技术方案为：

一种三维覆碳多孔铝，包括铝基本体及包覆在所述铝基本体表面的碳层，所述铝基本体为铝丝骨架和三维连通孔形成的泡沫铝，所述碳层连续致密地包覆在所述铝基本体表面，所述碳层厚度为0.34nm-2μm。

优选的，所述铝基本体为薄膜状材料。

优选的，所述三维连通孔的孔径为1毫米以内，所述铝丝骨架为数十微米粗细。

优选的，所述铝基本体孔隙率为70-99.5％。

优选的，所述三维覆碳多孔铝被25℃，过量200％的0.1mol/L的盐酸的完全溶解的时间大于30小时。

优选的，所述三维覆碳多孔铝拉伸强度为0.3-3MPa。

优选的，所述三维覆碳多孔铝用于制造电化学储能器件的集流体。

一种三维覆碳多孔铝的制备方法，用于制备上述所述的三维覆碳多孔铝，包含以下步骤：

S1：准备材料：准备铝基本体材料及碳源；

S2：将碳源制作成靶材，并固定在磁控溅射设备的阴极上；

S3：将铝基本体置于正对靶材表面的阳极上；

S4：将磁控溅射设备内部抽真空后，充入0.5-5Pa的氩气；

S5：在阴极与阳极之间进行充电，使得靶材表面功率达到2-10W/cm2，并持续1-24h，得到三维覆碳多孔铝。

优选的，S1中所述碳源为石墨。

优选的，所述S5中充电过程中，所述磁控溅射设备内部温度控制在25-50℃之间。