[发明专利]一种用于制备石墨烯电池的设备

说明书

【技术领域】

本发明属于碳材料技术领域，具体是涉及一种用于制备石墨烯电池的设备。

【背景技术】

石墨烯由于其独特的结构和光电性质使其成为碳材料、纳米技术、凝聚态物理和功能材料等领域的研究热点。石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，其理论比表面积高达2630m2/g，可用于效应晶体管、电极材料、复合材料、液晶显示材料、传感器等。

石墨烯狭义上指单层石墨，厚度为0.335nm，仅有一层碳原子，但实际上10层以内的石墨结构也可称作石墨烯。而10层以上的则被称为石墨薄膜。石墨烯的每个碳原子均为sp2杂化，并贡献剩余一个杂化，并贡献剩余一个p轨道电子形成π键，π电子可以自由移动，赋予石墨烯优异的导性。由于原间作用力非常强，在常温下，即使周围碳原子发生碰撞，石墨烯中的电子受到的干扰也很小。在传输时不易发生散射，约为硅中电子迁移率的140倍。其电导率可达106s/m，是常温下导电性最佳的材料，可应用到各种电子元器件的制造。

石墨烯电池，利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出的一种新能源电池。但是，现有的石墨烯电池对制备条件及环境要求较高，量产难度大、成本高。

【发明内容】

针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种用于制备石墨烯电池的设备，其结构合理，灵活可控，制造简单快捷，生产成本低，工况平和。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种用于制备石墨烯电池的设备，其包括有机架，在所述的机架上设有工作平台；还包括有设于机架上的氧化石墨烯溶液涂覆设备、隔膜材料涂覆设备、正极材料涂覆设备、正极汇流材料涂覆设备、高能射线照射设备、清洗设备，以及干燥设备；还包括有设于机架上的可寻址位移机构，所述的氧化石墨烯溶液涂覆设备、隔膜材料涂覆设备、正极材料涂覆设备、正极汇流材料涂覆设备、高能射线照射设备、清洗设备均与位移机构连接且可于位移机构控制下移动至工作平台上方的任意位置；所述的干燥设备可热辐射至工作平台上。

在进一步的改进方案中，所述的位移机构包括有控制设备，以及与控制设备连接由控制设备控制移动的移动台架；所述的移动台架包括有设于机架上可沿工作平台的一端和另一端之间的行程内来回运动的纵向运动架，以及设于纵向运动架上可垂直于纵向运动架的行径路线作往复运动的平伸架台。

在进一步的改进方案中，所述的氧化石墨烯溶液涂覆设备包括有用于储存氧化石墨烯溶液的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头，所述的第一容器和氧化石墨烯溶液喷头之间通过管道连接，所述的氧化石墨烯溶液喷头设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的隔膜材料涂覆设备包括有用于储存隔膜材料的第二容器和隔膜材料喷头，所述的第二容器和隔膜材料喷头之间通过管道连接，所述的隔膜材料喷头设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的正极材料涂覆设备包括有用于储存正极材料的第三容器和正极材料喷头，所述的第三容器和正极材料喷头之间通过管道连接，所述的正极材料喷头设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的正极汇流材料涂覆设备包括有用于储存正极汇流材料的第四容器和正极汇流材料喷头，所述的第四容器和正极汇流材料喷头之间通过管道连接，所述的正极汇流材料喷头设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的高能射线照射设备为激光发射器，其设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的清洗设备包括有用于储存清洗溶剂的第五容器和清洗喷头，所述的第五容器和清洗喷头之间通过管道连接，所述的清洗喷头设于平伸架台上。

在进一步的改进方案中，所述的干燥设备为干燥机，其设于纵向运动架上且其辐射口设于纵向运动架朝向工作平台的那一侧。

在进一步的改进方案中，还包括有上膜设备，所述的上膜设备包括有设于机架一侧的用于放置载体铜箔卷的膜架，以及设于工作平台的始端的送膜辊。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在载体铜箔上先后完成氧化石墨烯溶液的预定轨迹涂覆、高能射线还原石墨烯、隔膜材料的涂覆和固化、正极材料的涂覆和固化、正极汇流材料的涂覆和固化，从而完成石墨烯电池的制造，可实现单个单体石墨烯电池、多个单体石墨烯电池，甚至多规格多型号单体石墨烯电池的制造，结构合理，灵活可控，制造简单快捷，生产成本低，采用溶剂溶液的方式生产制造，其工况平和无污染。