CN105932223A - 一种石墨烯电极棒 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯电极棒，其包括有正极、负极及电解液，所述负极由碳棒构成，所述正极是由石墨烯及金属离子制成。本发明利用石墨稀与金属离子的结合，把它做成电极棒，加工方便，制作简单，在保证正极使用效率的基础上，能够大幅度降低电极棒的制作成本，可广泛应用于现有的锂离子电池的制作中。
Description
技术领域
本发明属于电池的技术领域，特别涉及石墨烯材料制作的电极棒。
背景技术
电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池的种类越来越多，如蓄电池、干电池、镍氢电池、锂电池、太阳能电池等。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。
对于镍氢电池、锂电池来说，其核心部件是电极棒，即由正极、负极和电解液构成的结构。现有的电极棒通常是由金属制造，以具有比较好的性能，特别是锂离子电池，其负极是由碳棒构成，阳极则采用锂铁磷酸盐制作。这种结构具有很好的充放电效果，但是也存在缺陷，就是制作成本较高，特别是在电器设备快速发展的今天，过高的电池成本带来产品价格是升高。
因此，有必要设计一种新的电极棒结构，以有效地降低电池成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明的首要目的在于提供一种石墨烯电极棒，该电极棒能够替代现有的锂离子电池的电极结构，大幅度降低电池的制作成本。
本发明的首要目的在于提供一种石墨烯电极棒，该电极棒结构稳定，具有陶瓷般的效果，稳定持久。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种石墨烯电极棒，其包括有正极、负极及电解液，所述负极由碳棒构成，其特征在于所述正极是由石墨烯及金属离子制成。
所述的正极，是由石墨烯和螯合状态的金属离子制成。
所述金属离子，是纳米级的金属离子，以能快速形成螯合状态。
所述金属离子可以是铝、镁、铜、铁、镍、锌、铂等的任意一种或者是任意的组合。
进一步，所述正极，还包括有石墨粉，石墨烯与螯合状态的金属离子混合后，再添加石墨粉，制成正极。
所述石墨粉，是纯度为99.9%的石墨粉。
所述正极，石墨烯的用量为10-50%（质量百分比，以下所述百分比均是质量百分比），金属离子的用量为2-5%，石墨粉的用量为45-88%。
更进一步，所述正极还包括有金属粉末，所述金属粉末的用量为0-5%。
把石墨稀加入螯合状态的金属离子，使金属离子结合在石墨稀上，再把石墨与带有金属离子的石墨稀混合，再定型造棒，按照设计型态定型待烧结成配件。由于用螯合状态的金属混合在石墨稀上，让离子金属可填补充石墨稀晶格之间的间隔晶格空间。从而使石墨与石墨之间和合金之间的间隔也得以密度式的填充，保证阳极石墨棒的导电相位稳定。
所述正极，其制备方法为：
以石墨稀和石墨混合为主的材料，再渗入2~5%不等的螯合状态的金属离子。以补充石墨间的晶格与晶格之间的电子晶格空间，补充电相空洞。
进一步，所述正极的制备中，再加上适当的铜或铝粉末，铜或铝粉末的用量为0-5%左右，烧结而成。
本发明利用石墨稀与金属离子的结合，把它做成电极棒，加工方便，制作简单，在保证正极使用效率的基础上，能够大幅度降低电极棒的制作成本，可广泛应用于现有的锂离子电池的制作中。
附图说明
图1为本发明所实施电极棒的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示，为本发明所实现电极棒的一种结构，该结构仅仅是一种代表，并不代表实现本发明的所有结构形式。
图中所示，电极棒1包括有正极2、负极3及电解液（由于为现有技术，图中未示）。
其中，正极是由石墨烯和螯合状态的金属离子制成。
具体地说，金属离子，是纳米级的金属离子，以能快速形成螯合状态。
进一步，正极中还可以包括有石墨粉，石墨烯与螯合状态的金属离子混合后，再添加石墨粉，制成正极。一般情况下，石墨粉采用纯度为99.9%的石墨粉。
正极中，石墨烯的用量为10-50%，金属离子的用量为2-5%，石墨粉的用量为45-88%。
为了使正极充分发挥作用，正极中还可以加入金属粉末，金属粉末的用量为0-5%，通常金属粉末采用铜或铝粉末。
因此，正极的制备方法为：
先将石墨稀和石墨混合，作为为主的材料，再掺入2~5%的螯合状态的金属离子，金属离子可以是铝、镁、铜、铁、镍、锌、铂等的任意一种或者是任意的组合，以补充石墨间的晶格与晶格之间的电子晶格空间，补充电相空位。
然后，再加上适当的铜或铝粉末，铜或铝粉末的用量为0-5%左右，烧结而成。
负极为碳棒，碳棒可以采用现有的碳棒制作，在此不再赘述。
把石墨稀加入螯合状态的金属离子，使金属离子结合在石墨稀上，再把石墨与带有金属离子的石墨稀混合，混合比例视乎制作电极棒的要求。可再添加其他纳米级的金属上去含99.9%的石墨粉中加以混合。再定型造棒，按照设计型态定型待烧结成配件。由于用螯合状态的金属混合在石墨稀上，让离子金属可填补充石墨稀晶格之间的间隔晶格空间。从而使石墨与石墨之间和合金之间的间隔也得以密度式的填充，保证阳极石墨棒的导电相位稳定。令正极相位得以确立，又有着烧结定型的辅助作用。烧结出来的正极石墨棒，更有陶瓷般的效果，稳定持久。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种石墨烯电极棒，其包括有正极、负极及电解液，所述负极由碳棒构成，其特征在于所述正极是由石墨烯及金属离子制成。
2.如权利要求1所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述的正极，是由石墨烯和螯合状态的金属离子制成。
3.如权利要求2所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述金属离子，是纳米级的金属离子，以能快速形成螯合状态。
4.如权利要求2所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述金属离子可以是铝、镁、铜、铁、镍、锌、铂等的任意一种或者是任意的组合。
5.如权利要求1所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述正极，还包括有石墨粉，石墨烯与螯合状态的金属离子混合后，再添加石墨粉，制成正极。
6.如权利要求5所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述石墨粉，是纯度为99.9%的石墨粉。
7.如权利要求6所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述正极，石墨烯的用量为10-50%，金属离子的用量为2-5%，石墨粉的用量为45-88%。
8.如权利要求6所述的石墨稀电极棒，其特征在于所述正极还包括有金属粉末，所述金属粉末的用量为0-5%。
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