CN112670448A - 一种石墨烯锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种石墨烯锂电池，包括绝缘外壳、第一壳盖、第二壳盖、正极片和负极片，正极片和负极片分别安装于绝缘外壳两端，第一壳盖安装于绝缘外壳一端，且套在正极片外部，第二壳盖安装于绝缘外壳另一端，且套在负极片外部，绝缘外壳内腔填充电解液，绝缘外壳内腔还安装多根石墨棒，且多根石墨棒均安装于正极片和负极片之间，本发明结构简单，制作成本低，该石墨烯锂电池具有充电速度快，寿命长，续航里程长，导电率高，低温性能好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域，具体为一种石墨烯锂电池。
背景技术
自20世纪90年代初，锂离子电池实现商品化应用以来，它已在便携式电子设备如移动电话、笔记本电脑、数码相机等中获得了广泛的应用，并在电动汽车、混合动力汽车、军事和航天等领域获得了进一步的应用。近些年，为了解决石油短缺的问题以及积极改善空气污染状况，我国已经把发展新能源汽车作为战略性产业的重大举措，未来锂离子电池的需求将保持持续增长的态势。
目前的石墨烯锂电池制作工艺复杂，循环性能和倍率性能差，因此，有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种石墨烯锂电池，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石墨烯锂电池,包括绝缘外壳、第一壳盖、第二壳盖、正极片和负极片，所述正极片和所述负极片分别安装于所述绝缘外壳两端，所述第一壳盖安装于所述绝缘外壳一端，且套在所述正极片外部，所述第二壳盖安装于所述绝缘外壳另一端，且套在所述负极片外部，所述绝缘外壳内腔填充电解液，所述绝缘外壳内腔还安装多根石墨棒，且多根所述石墨棒均安装于正极片和负极片之间。
优选的，所述正极片包括正极铝箔集流体，所述正极铝箔集流体双面分别涂覆正极材料浆料，其中，正极片制备方法如下：
A、制备正极材料浆料：
a、将纳米级石墨放入真空箱内进行真空干燥处理，得到改性石墨；
b、将改性石墨、碳纳米管、聚丙烯酸钠、氨基醇酸树脂混合后加入搅拌釜中加热搅拌，加热温度为55-65℃，搅拌速率为200-300转/分，时间为10min-20min，得到混合浆料；
c、将混合浆料进行超声分散得到正极材料浆料；
B、将正极材料浆料涂覆于正极铝箔集流体双面，再将整体进行辊压和干燥，即得到正极片。
优选的，所述负极片制备方法如下:
a、将氧化石墨烯、导电炭黑、纳米级二氧化硅混合后加入研磨机中研磨，得到混合粉末，其中，研磨速率为30-60转/分，研磨时间为30min-40min；
b、将混合粉末与油胺、聚乙二醇混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为200-300转/分，搅拌10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料加入高温计炉中，在惰性气体保护下，自室温起加热至1200-1300℃碳化18-22h制得碳化物；碳化物进行破碎筛分制得电池负极材料；
d、将电池负极材料与导电粘合剂混合后喷涂在负极铜箔集流体上，经辊压及烘干处理后，得到负极片。
优选的，所述电解液由30％二氟二草酸磷酸锂、20％硫酸乙烯酯、25％氟代碳酸乙烯酯、25％三氟甲基磺酰亚胺锂组成。
优选的，所述步骤c中惰性气体为氩气和氮气的混合气体。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明结构简单，制作成本低，该石墨烯锂电池具有充电速度快，寿命长，续航里程长，导电率高，低温性能好等优点；其中，采用的负极片具有克容量高、吸液保液能力强、循环性能优异、低温放电能力强等优点；采用的正极片导电性强，能够降低电池内阻，从而显著降低电池使用过程中的温升，特别是大倍率下的温升，提高极片安全性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：绝缘外壳1、第一壳盖2、第二壳盖3、正极片4、负极片5、石墨棒6。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种石墨烯锂电池,包括绝缘外壳1、第一壳盖2、第二壳盖3、正极片4和负极片5，所述正极片4和所述负极片5分别安装于所述绝缘外壳1两端，所述第一壳盖2安装于所述绝缘外壳1一端，且套在所述正极片4外部，所述第二壳盖3安装于所述绝缘外壳1另一端，且套在所述负极片5外部，所述绝缘外壳1内腔填充电解液，所述绝缘外壳1内腔还安装多根石墨棒6，且多根所述石墨棒6均安装于正极片4和负极片5之间。
实施例一：
正极片包括正极铝箔集流体，所述正极铝箔集流体双面分别涂覆正极材料浆料，其中，正极片制备方法如下：
A、制备正极材料浆料：
a、将纳米级石墨放入真空箱内进行真空干燥处理，得到改性石墨；
b、将改性石墨、碳纳米管、聚丙烯酸钠、氨基醇酸树脂混合后加入搅拌釜中加热搅拌，加热温度为55℃，搅拌速率为200转/分，时间为10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料进行超声分散得到正极材料浆料；
B、将正极材料浆料涂覆于正极铝箔集流体双面，再将整体进行辊压和干燥，即得到正极片。
本实施例中，负极片制备方法如下:
a、将氧化石墨烯、导电炭黑、纳米级二氧化硅混合后加入研磨机中研磨，得到混合粉末，其中，研磨速率为30转/分，研磨时间为30min；
b、将混合粉末与油胺、聚乙二醇混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为200转/分，搅拌10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料加入高温计炉中，在惰性气体保护下，自室温起加热至1200℃碳化18h制得碳化物；碳化物进行破碎筛分制得电池负极材料；
d、将电池负极材料与导电粘合剂混合后喷涂在负极铜箔集流体上，经辊压及烘干处理后，得到负极片。
本实施例中，电解液由30％二氟二草酸磷酸锂、20％硫酸乙烯酯、25％氟代碳酸乙烯酯、25％三氟甲基磺酰亚胺锂组成。
本实施例中，步骤c中惰性气体为氩气和氮气的混合气体。
实施例二：
正极片包括正极铝箔集流体，所述正极铝箔集流体双面分别涂覆正极材料浆料，其中，正极片制备方法如下：
A、制备正极材料浆料：
a、将纳米级石墨放入真空箱内进行真空干燥处理，得到改性石墨；
b、将改性石墨、碳纳米管、聚丙烯酸钠、氨基醇酸树脂混合后加入搅拌釜中加热搅拌，加热温度为65℃，搅拌速率为300转/分，时间为20min，得到混合浆料；
c、将混合浆料进行超声分散得到正极材料浆料；
B、将正极材料浆料涂覆于正极铝箔集流体双面，再将整体进行辊压和干燥，即得到正极片。
本实施例中，负极片制备方法如下:
a、将氧化石墨烯、导电炭黑、纳米级二氧化硅混合后加入研磨机中研磨，得到混合粉末，其中，研磨速率为60转/分，研磨时间为40min；
b、将混合粉末与油胺、聚乙二醇混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为300转/分，搅拌10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料加入高温计炉中，在惰性气体保护下，自室温起加热至1300℃碳化22h制得碳化物；碳化物进行破碎筛分制得电池负极材料；
d、将电池负极材料与导电粘合剂混合后喷涂在负极铜箔集流体上，经辊压及烘干处理后，得到负极片。
本实施例中，电解液由30％二氟二草酸磷酸锂、20％硫酸乙烯酯、25％氟代碳酸乙烯酯、25％三氟甲基磺酰亚胺锂组成。
本实施例中，步骤c中惰性气体为氩气和氮气的混合气体。
实施例三：
正极片包括正极铝箔集流体，所述正极铝箔集流体双面分别涂覆正极材料浆料，其中，正极片制备方法如下：
A、制备正极材料浆料：
a、将纳米级石墨放入真空箱内进行真空干燥处理，得到改性石墨；
b、将改性石墨、碳纳米管、聚丙烯酸钠、氨基醇酸树脂混合后加入搅拌釜中加热搅拌，加热温度为60℃，搅拌速率为250转/分，时间为15min，得到混合浆料；
c、将混合浆料进行超声分散得到正极材料浆料；
B、将正极材料浆料涂覆于正极铝箔集流体双面，再将整体进行辊压和干燥，即得到正极片。
本实施例中，负极片制备方法如下:
a、将氧化石墨烯、导电炭黑、纳米级二氧化硅混合后加入研磨机中研磨，得到混合粉末，其中，研磨速率为45转/分，研磨时间为35min；
b、将混合粉末与油胺、聚乙二醇混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为250转/分，搅拌10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料加入高温计炉中，在惰性气体保护下，自室温起加热至1250℃碳化20h制得碳化物；碳化物进行破碎筛分制得电池负极材料；
d、将电池负极材料与导电粘合剂混合后喷涂在负极铜箔集流体上，经辊压及烘干处理后，得到负极片。
本实施例中，电解液由30％二氟二草酸磷酸锂、20％硫酸乙烯酯、25％氟代碳酸乙烯酯、25％三氟甲基磺酰亚胺锂组成。
本实施例中，步骤c中惰性气体为氩气和氮气的混合气体。
实验例：
对本发明各实施例制得的锂电池500次充放电循环后进行性能测试，得到数据如下表：
| 锂电池容量(％) | |
| 现有锂电池 | 65 |
| 实施例一 | 88 |
| 实施例二 | 89 |
| 实施例三 | 88 |
综上所述，本发明结构简单，制作成本低，该石墨烯锂电池具有充电速度快，寿命长，续航里程长，导电率高，低温性能好等优点；其中，采用的负极片具有克容量高、吸液保液能力强、循环性能优异、低温放电能力强等优点；采用的正极片导电性强，能够降低电池内阻，从而显著降低电池使用过程中的温升，特别是大倍率下的温升，提高极片安全性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (5)
1.一种石墨烯锂电池,包括绝缘外壳(1)、第一壳盖(2)、第二壳盖(3)、正极片(4)和负极片(5)，其特征在于：所述正极片(4)和所述负极片(5)分别安装于所述绝缘外壳(1)两端，所述第一壳盖(2)安装于所述绝缘外壳(1)一端，且套在所述正极片(4)外部，所述第二壳盖(3)安装于所述绝缘外壳(1)另一端，且套在所述负极片(5)外部，所述绝缘外壳(1)内腔填充电解液，所述绝缘外壳(1)内腔还安装多根石墨棒(6)，且多根所述石墨棒(6)均安装于正极片(4)和负极片(5)之间。
2.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池，其特征在于：所述正极片包括正极铝箔集流体，所述正极铝箔集流体双面分别涂覆正极材料浆料，其中，正极片制备方法如下：
A、制备正极材料浆料：
a、将纳米级石墨放入真空箱内进行真空干燥处理，得到改性石墨；
b、将改性石墨、碳纳米管、聚丙烯酸钠、氨基醇酸树脂混合后加入搅拌釜中加热搅拌，加热温度为55-65℃，搅拌速率为200-300转/分，时间为10min-20min，得到混合浆料；
c、将混合浆料进行超声分散得到正极材料浆料；
B、将正极材料浆料涂覆于正极铝箔集流体双面，再将整体进行辊压和干燥，即得到正极片。
3.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池，其特征在于：所述负极片制备方法如下:
a、将氧化石墨烯、导电炭黑、纳米级二氧化硅混合后加入研磨机中研磨，得到混合粉末，其中，研磨速率为30-60转/分，研磨时间为30min-40min；
b、将混合粉末与油胺、聚乙二醇混合后加入搅拌罐中低速搅拌，搅拌速率为200-300转/分，搅拌10min，得到混合浆料；
c、将混合浆料加入高温计炉中，在惰性气体保护下，自室温起加热至1200-1300℃碳化18-22h制得碳化物；碳化物进行破碎筛分制得电池负极材料；
d、将电池负极材料与导电粘合剂混合后喷涂在负极铜箔集流体上，经辊压及烘干处理后，得到负极片。
4.根据权利要求1所述的一种石墨烯锂电池，其特征在于：所述电解液由30％二氟二草酸磷酸锂、20％硫酸乙烯酯、25％氟代碳酸乙烯酯、25％三氟甲基磺酰亚胺锂组成。
5.根据权利要求3所述的一种石墨烯锂电池，其特征在于：所述步骤c中惰性气体为氩气和氮气的混合气体。
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2020
- 2020-12-14 CN CN202011474396.5A patent/CN112670448A/zh active Pending
Patent Citations (5)
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