[发明专利]一种柔性薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及传感器材料技术领域，尤其涉及一种柔性薄膜及其制备方法和应用。本发明的柔性薄膜，由碳纳米管和氧化石墨烯互相搭接而成；所述碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为(4∶6)～(6∶4)。在本发明中，碳纳米管和氧化石墨烯互相搭接，形成具有三维导电网络结构的薄膜，有助于提升电极内部的电化学过程，同时石墨类碳材料具有良好的储锂能力，将碳纳米管和氧化石墨烯按比例复合不会过多牺牲电极整体的比容量。本发明的柔性薄膜作为集流体使用具有广阔的应用前景。此外，本发明的薄膜可自支撑，具有很好的机械强度和柔性。本发明还提供了柔性薄膜的制备方法，本发明的制备方法简单、成本低。

技术领域

本发明涉及传感器材料技术领域，尤其涉及一种柔性薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

当前的商用锂离子电池已逐渐不能满足人类的生活需要，高能量密度和高功率密度的储能设备亟待开发。在传统的锂离子电池中，铜箔一般作为负极集流体使用，其厚度大约为数十微米。然而，单质铜不具备嵌锂能力，铜占比越高对电极比容量的牺牲越大。同时，商用铜箔比表面积有限，一般只作为电极材料的基体使用，对电极材料内部的电子离子输运过程没有贡献。因此，传统的商用铜集流体成为了制约锂离子电池发展的一个重要因素。研发新的铜集流体替代材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性薄膜及其制备方法和应用，本发明的柔性薄膜具有三维导电网络结构，可替代传统的铜集流体，有助于提升电极内部的电化学过程，具有良好的储锂能力，且不会过多牺牲电极整体的比容量。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种柔性薄膜，由碳纳米管和氧化石墨烯互相搭接而成；所述碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为(4:6)～(6:4)。

优选的，所述氧化石墨烯为多层氧化石墨烯。

优选的，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。

优选的，所述柔性薄膜的厚度为10～300μm。

本发明提供了上述方案所述柔性薄膜的制备方法，包括以下步骤：

将碳纳米管、氧化石墨烯和N-甲基吡咯烷酮混合，得到浆料；

将所述浆料涂覆到基体表面，干燥后在基体表面形成薄膜，将所述薄膜剥离后得到柔性薄膜。

优选的，所述碳纳米管和N-甲基吡咯烷酮的用量比为(0.2～0.3)g:10mL。

优选的，所述基体为蓝宝石衬底，所述蓝宝石衬底的表面粗糙度为0.1～5nm。

优选的，所述干燥为真空烘干，所述真空烘干的真空度为1.0×10^-4～1.0Pa，温度为40～70℃，时间为2～10h。

优选的，所述剥离的过程包括：将附着有薄膜的基体浸泡于水中，薄膜自行脱落。

本发明提供了上述方案所述柔性薄膜或上述方案所述制备方法制备得到的柔性薄膜作为集流体的应用。

本发明提供了一种柔性薄膜，由碳纳米管和氧化石墨烯互相搭接而成；所述碳纳米管和氧化石墨烯的质量比为(4:6)～(6:4)。在本发明中，碳纳米管和氧化石墨烯互相搭接，形成具有三维导电网络结构的薄膜，有助于提升电极内部的电化学过程，同时氧化石墨烯具有良好的储锂能力，将碳纳米管和氧化石墨烯按比例复合不会过多牺牲电极整体的比容量，本发明的柔性薄膜作为集流体使用具有广阔的应用前景。此外，本发明的薄膜可自支撑，具有很好的机械强度和柔性。

本发明提供了柔性薄膜的制备方法，本发明的制备方法简单、成本低。

附图说明

图1为实施例1制备的柔性薄膜的扫描电镜图；