【摘 要】
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铜箔是电子信息和能源行业的基础材料,由于其优异的导电性、高导热性、耐高温性和理想的粘合性能,被广泛用于集成电路、电子元件、能量存储设备和航空航天设备。另一方面,石墨烯由于其优异的强度及导电导热性能而成为超薄复合铜箔的理想强化相。然而,现有制备工艺难以制备出兼具超薄特性与良好性能的铜箔及石墨烯/铜复合箔。针对现有超薄铜箔及石墨烯/铜复合箔的制备问题,本文使用改性壳聚糖作为中间层,通过化学镀工艺制备了
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铜箔是电子信息和能源行业的基础材料,由于其优异的导电性、高导热性、耐高温性和理想的粘合性能,被广泛用于集成电路、电子元件、能量存储设备和航空航天设备。另一方面,石墨烯由于其优异的强度及导电导热性能而成为超薄复合铜箔的理想强化相。然而,现有制备工艺难以制备出兼具超薄特性与良好性能的铜箔及石墨烯/铜复合箔。针对现有超薄铜箔及石墨烯/铜复合箔的制备问题,本文使用改性壳聚糖作为中间层,通过化学镀工艺制备了自剥离超薄铜箔及超薄石墨烯/铜复合箔。主要研究内容如下:1.通过化学镀工艺制备出厚度可控且可自动剥离的超薄铜箔(ELD铜箔)。ELD铜箔最薄厚度为746 nm,在不进行任何额外热处理的情况下,ELD铜箔的电阻率约为2.11μΩ·cm。ELD铜箔具有285.2 MPa的抗拉强度以及0.42 GPa的硬度。对ELD铜箔进行180度弯折测试并且对其弯折后的电阻率进行测量发现ELD铜箔可承受99次180度弯折,弯折后电阻仅增大0.9%;而商业电镀铜箔仅可承受17次180度弯折,弯折后电阻增大4.1%。2.研究了ELD铜箔作为锂离子电池的集流体的性能。研究发现,ELD铜箔与锂电池负极材料具有优异的界面结合强度。采用ELD铜箔集流体的电池具有比商业铜箔集流体电池更好的循环性能和倍率性能。此外,厚度为746 nm ELD铜箔的面密度仅为0.65 mg cm-2,使用ELD铜箔作为集流体可以使电池的质量比容量和能量密度分别提高429.6%和484.1%。3.通过化学镀工艺制备出厚度可控且可自动剥离的超薄石墨烯/铜复合箔。研究发现,当改性石墨烯的添加量为30 mg/L时所制备的石墨烯/铜复合箔具有最佳的性能。复合箔具有为1.1μm的厚度,抗拉强度为338.7 MPa,导热系数为431.2 W/m K。与纯铜箔相比,复合箔的耐弯曲次数和弹性模量分别提高了298.1%和737.3%。此外,石墨烯/铜复合箔具有比纯铜箔更优异的散热性能,是理想的热管理材料。
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