CN116207363B - 一种电芯的制备方法及结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电芯的制备方法及结构，通过将石墨烯复合膜以S型围绕穿插在若干叠片单元的外壁上，由于叠片单元由正极片与负极片交替排列组成，由于叠片单元有若干，并且通过石墨烯复合膜围绕穿插在一起，使得叠片单元沿电芯的长度方向堆叠在一起，有效的增加了电芯厚度方向的热导率，并且石墨烯复合膜能够起到定向散热的作用，若干个叠片单元通过S型围绕穿插堆叠在一起，形成定向导热路径，增加内部热量向外传导能力，石墨烯复合膜可以有效将热量从电芯内部带出到电芯表面，减少热量堆积，从而使得电芯内的散热效率，不会影响电池性能。

Description

一种电芯的制备方法及结构
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电芯的制备方法及结构。
背景技术
方形大单体电芯是一种电池组件，通常用于电动汽车和储能系统等领域。相比于传统的圆形电芯，方形大单体电芯具有更高的能量密度和更好的散热性能。但是随着电芯尺寸越来越大，电芯在使用过程中会产生大量热量，如果不能及时有效地散热，就会导致电池温度过高，从而影响电池性能和寿命，甚至引发安全问题。电芯内部热量快速导出电芯是极大的技术挑战。
现有技术当中，电芯散热采用散热片和热散尽管道的方式，但仍存在散热效率不高的情况，因为电池内部的热量很难完全传递到散热片上，而通过在电芯表面涂覆热传导涂层，虽然可以提高热传导效率，但涂层容易脱落，会影响电池的性能，而通过温度控制系统，则会增加电池的复杂度和成本，而通过在电池内部嵌入相变材料，则会增加电池的重量，降低电池的能量密度。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种电芯的制备方法及结构，以至少解决上述背景技术当中的不足。
本发明提供一种电芯的制备方法，所述制备方法包括：
步骤一，采用镍钴锰三元锂、第一导电剂以及第一粘接剂进行球磨混合得到正极混合物，所述正极混合物与去离子水进行搅拌混合得到正极浆料，采用人造石墨颗粒、第二导电剂以及第二粘接剂进行球磨混合得到负极混合物，所述负极混合物与去离子水进行搅拌混合得到负极浆料；
步骤二，将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，以得到正极片与负极片；
步骤三，将所述正极片与所述负极片交替排列，并在相邻的所述正极片与所述负极片之间放置隔离膜，形成叠片单元，所述叠片单元有若干个；
步骤四，在铜箔底材上沉积石墨烯层，通过酸性溶液去除所述铜箔底材，得到石墨烯膜，将所述石墨烯膜转移至目标基底上，得到石墨烯单体膜；
步骤五，在所述石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射所述液态光敏树脂，以使所述液态光敏树脂固化形成若干条固化条，裁剪表面有若干条所述固化条的所述石墨烯单体膜，得到若干条所述石墨烯单体膜，并将若干条所述石墨烯单体膜层叠得到石墨烯复合膜；
步骤六，将所述石墨烯复合膜以S型方式围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上，得到内容物组装体，并将所述内容物组装体进行封装注液，得到单体电芯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过将石墨烯复合膜以S型围绕穿插在若干叠片单元的外壁上，由于叠片单元由正极片与负极片交替排列组成，由于叠片单元有若干，并且通过石墨烯复合膜围绕穿插在一起，使得叠片单元沿电芯的长度方向堆叠在一起，有效的增加了电芯厚度方向的热导率，并且石墨烯复合膜能够起到定向散热的作用，若干个叠片单元通过S型围绕穿插堆叠在一起，形成定向导热路径，增加内部热量向外传导能力，石墨烯复合膜可以有效将热量从电芯内部带出到电芯表面，减少热量堆积，从而使得电芯内的散热效率，不会影响电池性能。
进一步的，在所述步骤一中，所述镍钴锰三元锂、所述第一导电剂、所述第一粘接剂的质量比为92∶4∶4，所述人造石墨颗粒、所述第二导电剂、所述第二粘接剂的质量比为93∶2∶5，分别对所述正极浆料与所述负极浆料进行超声波处理，以使所述正极浆料的粘度为3200 MPa•s-3700 MPa•s，所述负极浆料的粘度为2200 MPa•s-2700 MPa•s。
进一步的，在所述步骤一中，所述第一导电剂与所述第二导电剂均为碳黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。
进一步的，在所述步骤二中，通过涂布工艺将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，所述正极浆料与所述负极浆料的涂布厚度均为120um-170um，并对涂布后的所述正极片与所述负极片依次进行烘干以及压延，以使所述正极片的单面涂布厚度为75um-85um，所述负极片的单面涂布厚度为85um-95um，所述烘干的温度为100℃-120℃，所述压延时的压力为110MPa-130MPa，所述压延的速度为1m/min-10m/ min。
进一步的，在所述步骤三中，通过锂电池叠片机对所述正极片与所述负极片进行交替排列，所述叠片单元的边缘通过压敏终止胶带粘贴。
进一步的，在所述步骤四中，通过化学气相沉积在所述铜箔底材上沉积所述石墨烯层，所述化学气相沉积时的温度为1550℃-1650℃，压力为45hPa-55hPa，时间为40min-50min，所述酸性溶液为铁氯化物，所述目标基底为氧化硅或聚合物薄膜，得到所述石墨烯单体膜后，对所述石墨烯单体膜依次进行清洗及退火，所述退火的温度为450℃-550℃，所述退火的时间为25min-35min，所述石墨烯单体膜的厚度为8um-15um，所述石墨烯单体膜的热导率为1200 W/m•K-1700 W/m•K。
进一步的，在所述步骤五中，所述液态光敏树脂的厚度为18um-24um，所述固化条的厚度为18um-24um，所述固化条的宽度为25um-35um，若干所述固化条之间的间隔30um-40um，所述石墨烯复合膜的厚度为145um-155um，所述激光光源的功率为5W-10W，所述激光光源的扫描速度为250mm/min-300mm/min。
进一步的，所述液态光敏树脂由改性聚酰亚胺弹性树脂、70%质量分数的丙烯酸类活性稀释剂、2%质量分数的光引发剂、1.5%质量分数的阻聚剂以及0.5%质量分数的流平剂制成，所述液态光敏树脂粘度为120MPa•s-170MPa•s，吸收波段为340nm-360nm，密度为1.0g/cm3-1.3g/cm3。
进一步的，在所述步骤六中，所述封装注液采用电解液，所述电解液由EC、DMC以及LiPF6混合制成。
本发明还提供一种电芯结构，采用上述的电芯的制备方法制备，包括：
方形铝壳；
若干叠片单元，设于所述方形铝壳内，所述叠片单元包括若干交替设置的正极片与负极片以及设于所述正极片与所述负极片之间的隔离膜；
石墨烯复合膜，S型围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上；
电池盖，固设于所述方形铝壳的顶部。
附图说明
图1为本发明第一实施例中的电芯的制备方法的流程图；
图2为本发明第四实施例中的电芯结构的爆炸图。
主要元件符号说明：
10、方形铝壳；
20、叠片单元；21、正极片；22、负极片；23、隔离膜；
30、石墨烯复合膜；
40、电池盖。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的电芯的制备方法，所述制备方法包括步骤一至步骤六；
步骤一，采用镍钴锰三元锂、第一导电剂以及第一粘接剂进行球磨混合得到正极混合物，所述正极混合物与去离子水进行搅拌混合得到正极浆料，采用人造石墨颗粒、第二导电剂以及第二粘接剂进行球磨混合得到负极混合物，所述负极混合物与去离子水进行搅拌混合得到负极浆料；
需要解释的是，所述镍钴锰三元锂、所述第一导电剂、所述第一粘接剂的质量比为92∶4∶4，所述人造石墨颗粒、所述第二导电剂、所述第二粘接剂的质量比为93∶2∶5，分别对所述正极浆料与所述负极浆料进行超声波处理，以使所述正极浆料的粘度为3200 MPa•s，所述负极浆料的粘度为2200 MPa•s，所述镍钴锰三元锂与所述人造石墨颗粒均为活性材料，所述第一导电剂与所述第二导电剂均为碳黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。
值得说明的是，得到正极混合物和负极混合物之后，进一步的分别对正极混合物、负极混合物进行高速搅拌，以使正极混合物、负极混合物更加的均匀，在本实施例中，搅拌速度为5000转/min，正极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至正极混合物内，以使得溶剂边加入边与正极混合物进行搅拌混合，得到正极浆料，并接着对正极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善正极浆料分散性和均匀性，以使得正极浆料的粘度为3200 MPa•s，负极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至负极混合物内，以使得溶剂边加入边与负极混合物进行搅拌混合，得到负极浆料，并接着对负极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善负极浆料分散性和均匀性，以使得负极浆料的粘度为2200 MPa•s。
步骤二，将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，以得到正极片与负极片；
在具体实施时，通过涂布工艺将正极浆料与负极浆料分别涂覆在铜箔基片或铝箔基片上，正极浆料与负极浆料的涂布厚度均为120um，并对涂布后的正极片与负极片依次进行烘干以及压延，以使正极片的单面涂布厚度为75um，负极片的单面涂布厚度为85um，烘干的温度为100℃，压延时的压力为110MPa，压延的速度为1m/min。
步骤三，将所述正极片与所述负极片交替排列，并在相邻的所述正极片与所述负极片之间放置隔离膜，形成叠片单元，所述叠片单元有若干个；
在具体实施时，通过锂电池叠片机将正极片与负极片进行交替排列，并在相邻的正极片与负极片之间放置隔离膜，形成叠片单元，在本实施例中，叠片单元的尺寸为110mm*70mm*8mm，叠片单元的边缘通过压敏终止胶带粘贴，起到绝缘和固定的作用，防止叠片单元松散变形。
步骤四，在铜箔底材上沉积石墨烯层，通过酸性溶液去除所述铜箔底材，得到石墨烯膜，将所述石墨烯膜转移至目标基底上，得到石墨烯单体膜；
在具体实施时，在高纯度的铜箔表面进行化学气相沉积，将甲烷引入高温的炉中，在铜箔上形成石墨烯层，在本实施例中，化学气相沉积过程中，温度为1550℃，压力为45hPa，时间为40min，酸性溶液为铁氯化物，以使铁氯化物去除掉铜箔底材，暴露出石墨烯膜，然后将石墨烯膜转移至目标基底上，在本实施例中，目标基底为氧化硅或聚合物薄膜得到石墨烯单体膜，在此过程中，需保证石墨烯膜的完整性和质量，最后对石墨烯单体膜依次进行清洗及退火，在本实施例中，退火的温度为450℃，退火的时间为25min，在清洗和退火的过程中，以去除残留杂质和改善晶格结构，在退火的过程中，可以获得高度晶体化的石墨烯单体膜，以使石墨的ab镜面与膜平面一致。
值得说明的是，在本实施例中，石墨烯单体膜的厚度为8um，所述石墨烯单体膜的热导率为1200 W/m•K。
步骤五，在所述石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射所述液态光敏树脂，以使所述液态光敏树脂固化形成若干条固化条，裁剪表面有若干条所述固化条的所述石墨烯单体膜，得到若干条所述石墨烯单体膜，并将若干条所述石墨烯单体膜层叠得到石墨烯复合膜；
在具体实施时，使用刮刀式涂层装置在石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，在本实施例中，液态光敏树脂的厚度为18um，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射液态光敏树脂，使得液态光敏树脂在光的作用下固化呈固体，形成高度为18um的长条形夹心层结构，在本实施例中，固化条的厚度为18um，固化条的宽度为25um，若干固化条之间的间隔为30um，石墨烯复合膜的厚度为145um，在本实施例中，激光光源的功率为5W，激光光源的扫描速度为250mm/min。
值得说明的是，在裁剪石墨烯单体膜之前，通过使用乙醇清洗掉石墨烯单体膜上残留的液态光敏树脂。而通过上述方式制得的石墨烯复合膜内部有弹性且疏松，能够有效吸收电极极片的膨胀以及能够存储电解液。
进一步的，在本实施例中，液态光敏树脂改性聚酰亚胺弹性树脂、70%质量分数的丙烯酸类活性稀释剂、2%质量分数的光引发剂、1.5%质量分数的阻聚剂以及0.5%质量分数的流平剂制成，液态光敏树脂粘度为120MPa•s，吸收波段为340nm，密度为1.0g/cm3。
步骤六，将所述石墨烯复合膜以S型方式围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上，得到内容物组装体，并将所述内容物组装体进行封装注液，得到单体电芯。
在具体实施时，将石墨烯复合膜与叠片单元进行装配，使得每个叠片单元之间布置有S型围绕穿插的石墨烯复合膜，形成内容物组装体，在本实施例中，内容物组装体呈方形设置，且内容物组装体的长、宽、高小于或等于电芯的尺寸，具体的，内容物组装体的边缘通过压敏终止胶带粘贴，防止松散变形。在本实施例中，叠片单元沿电芯的长度方向堆叠在一起，使得高导热的金属集流体取向沿厚度方向，增加了电芯厚度方向的热导率。并且电芯的主要膨胀方向由厚度方向转变为刚性更好的长度方向，增加了结构稳定性。而由于石墨烯复合膜本身具有弹性且疏松，使得石墨烯复合膜能够起到定向散热、吸收膨胀以及能够额外存储电解液的作用。电芯在服役的过程中，活性材料逐渐膨胀老化，石墨烯复合膜可以被压缩吸收形变，从而防止电芯变形，同时，其内部存储的额外的电解液在压缩的过程中被缓慢的释放出来，缓解了电芯的衰老。而由于正极浆料、负极浆料分别通过正极活性材料、负极活性材料制成，可以有效的提升叠片单元的散热能力，又因为若干叠片单元之间布置有S型围绕穿插的石墨烯复合膜，从而能够形成定向导热路径，增加内部热量向外传导的能力，石墨烯复合膜将热量从电芯内部带出到电芯表面，减少热量堆积，石墨烯复合膜的热传递方向沿着电芯的厚度方向。进一步的，石墨烯复合膜可以是连续的S型结构，也可以是分割的独立状态，在本实施例中，石墨烯复合膜采用连续的S型结构。
值得说明的是，在进行封装注液的过程中，在真空环境下将内容物组装体放入方形铝壳中，然后注入电解液，电解液的添加量为正极质量的1.2倍，并在注入电解液之后的方形铝壳的上方和下方分别安装密封垫，确保密封性能，然后将电池盖盖在方形铝壳顶部，并通过压力将电池盖固定在方形铝壳上，同时对电池盖与方形铝壳焊接，确保其牢固。
进一步的，所述封装注液采用电解液，所述电解液由EC、DMC以及LiPF6混合制成。
综上，本发明上述实施例当中的电芯的制备方法，通过将石墨烯复合膜以S型围绕穿插在若干叠片单元的外壁上，由于叠片单元由正极片与负极片交替排列组成，由于叠片单元有若干，并且通过石墨烯复合膜围绕穿插在一起，使得叠片单元沿电芯的长度方向堆叠在一起，有效的增加了电芯厚度方向的热导率，并且石墨烯复合膜能够起到定向散热的作用，若干个叠片单元通过S型围绕穿插堆叠在一起，形成定向导热路径，增加内部热量向外传导能力，石墨烯复合膜可以有效将热量从电芯内部带出到电芯表面，减少热量堆积，从而使得电芯内的散热效率，不会影响电池性能。
实施例二
本发明第二实施例中的电芯的制备方法与实施例一中的电芯的制备方法的不同之处在于：
步骤一，采用镍钴锰三元锂、第一导电剂以及第一粘接剂进行球磨混合得到正极混合物，所述正极混合物与去离子水进行搅拌混合得到正极浆料，采用人造石墨颗粒、第二导电剂以及第二粘接剂进行球磨混合得到负极混合物，所述负极混合物与去离子水进行搅拌混合得到负极浆料；
需要解释的是，所述镍钴锰三元锂、所述第一导电剂、所述第一粘接剂的质量比为92∶4∶4，所述人造石墨颗粒、所述第二导电剂、所述第二粘接剂的质量比为93∶2∶5，分别对所述正极浆料与所述负极浆料进行超声波处理，以使所述正极浆料的粘度为3500 MPa•s，所述负极浆料的粘度为2500 MPa•s，所述镍钴锰三元锂与所述人造石墨颗粒均为活性材料，所述第一导电剂与所述第二导电剂均为碳黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。
值得说明的是，得到正极混合物和负极混合物之后，进一步的分别对正极混合物、负极混合物进行高速搅拌，以使正极混合物、负极混合物更加的均匀，在本实施例中，搅拌速度为5000转/min，正极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至正极混合物内，以使得溶剂边加入边与正极混合物进行搅拌混合，得到正极浆料，并接着对正极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善正极浆料分散性和均匀性，以使得正极浆料的粘度为3500 MPa•s，负极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至负极混合物内，以使得溶剂边加入边与负极混合物进行搅拌混合，得到负极浆料，并接着对负极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善负极浆料分散性和均匀性，以使得负极浆料的粘度为2500 MPa•s。
步骤二，将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，以得到正极片与负极片；
在具体实施时，通过涂布工艺将正极浆料与负极浆料分别涂覆在铜箔基片或铝箔基片上，正极浆料与负极浆料的涂布厚度均为150um，并对涂布后的正极片与负极片依次进行烘干以及压延，以使正极片的单面涂布厚度为80um，负极片的单面涂布厚度为90um，烘干的温度为110℃，压延时的压力为120MPa，压延的速度为5m/min。
步骤四，在铜箔底材上沉积石墨烯层，通过酸性溶液去除所述铜箔底材，得到石墨烯膜，将所述石墨烯膜转移至目标基底上，得到石墨烯单体膜；
在具体实施时，在高纯度的铜箔表面进行化学气相沉积，将甲烷引入高温的炉中，在铜箔上形成石墨烯层，在本实施例中，化学气相沉积过程中，温度为1600℃，压力为50hPa，时间为45min，酸性溶液为铁氯化物，以使铁氯化物去除掉铜箔底材，暴露出石墨烯膜，然后将石墨烯膜转移至目标基底上，在本实施例中，目标基底为氧化硅或聚合物薄膜得到石墨烯单体膜，在此过程中，需保证石墨烯膜的完整性和质量，最后对石墨烯单体膜依次进行清洗及退火，在本实施例中，退火的温度为500℃，退火的时间为30min，在清洗和退火的过程中，以去除残留杂质和改善晶格结构，在退火的过程中，可以获得高度晶体化的石墨烯单体膜，以使石墨的ab镜面与膜平面一致。
值得说明的是，在本实施例中，石墨烯单体膜的厚度为10um，所述石墨烯单体膜的热导率为1500 W/m•K。
步骤五，在所述石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射所述液态光敏树脂，以使所述液态光敏树脂固化形成若干条固化条，裁剪表面有若干条所述固化条的所述石墨烯单体膜，得到若干条所述石墨烯单体膜，并将若干条所述石墨烯单体膜层叠得到石墨烯复合膜；
在具体实施时，使用刮刀式涂层装置在石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，在本实施例中，液态光敏树脂的厚度为20um，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射液态光敏树脂，使得液态光敏树脂在光的作用下固化呈固体，形成高度为20um的长条形夹心层结构，在本实施例中，固化条的厚度为20um，固化条的宽度为30um，若干固化条之间的间隔为35um，石墨烯复合膜的厚度为150um，在本实施例中，激光光源的功率为8W，激光光源的扫描速度为280mm/min。
值得说明的是，在裁剪石墨烯单体膜之前，通过使用乙醇清洗掉石墨烯单体膜上残留的液态光敏树脂。而通过上述方式制得的石墨烯复合膜内部有弹性且疏松，能够有效吸收电极极片的膨胀以及能够存储电解液。
进一步的，在本实施例中，液态光敏树脂改性聚酰亚胺弹性树脂、70%质量分数的丙烯酸类活性稀释剂、2%质量分数的光引发剂、1.5%质量分数的阻聚剂以及0.5%质量分数的流平剂制成，液态光敏树脂粘度为150MPa•s，吸收波段为355nm，密度为1.2g/cm3。
实施例三
本发明第三实施例中的电芯的制备方法与上述实施例中的电芯的制备方法的不同之处在于：
步骤一，采用镍钴锰三元锂、第一导电剂以及第一粘接剂进行球磨混合得到正极混合物，所述正极混合物与去离子水进行搅拌混合得到正极浆料，采用人造石墨颗粒、第二导电剂以及第二粘接剂进行球磨混合得到负极混合物，所述负极混合物与去离子水进行搅拌混合得到负极浆料；
需要解释的是，所述镍钴锰三元锂、所述第一导电剂、所述第一粘接剂的质量比为92∶4∶4，所述人造石墨颗粒、所述第二导电剂、所述第二粘接剂的质量比为93∶2∶5，分别对所述正极浆料与所述负极浆料进行超声波处理，以使所述正极浆料的粘度为3700 MPa•s，所述负极浆料的粘度为2700 MPa•s，所述镍钴锰三元锂与所述人造石墨颗粒均为活性材料，所述第一导电剂与所述第二导电剂均为碳黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。
值得说明的是，得到正极混合物和负极混合物之后，进一步的分别对正极混合物、负极混合物进行高速搅拌，以使正极混合物、负极混合物更加的均匀，在本实施例中，搅拌速度为5000转/min，正极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至正极混合物内，以使得溶剂边加入边与正极混合物进行搅拌混合，得到正极浆料，并接着对正极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善正极浆料分散性和均匀性，以使得正极浆料的粘度为3700 MPa•s，负极混合物在与溶剂在搅拌混合的过程中，溶剂逐步加入至负极混合物内，以使得溶剂边加入边与负极混合物进行搅拌混合，得到负极浆料，并接着对负极浆料进行30分钟的超声波处理，进一步改善负极浆料分散性和均匀性，以使得负极浆料的粘度为2700 MPa•s。
步骤二，将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，以得到正极片与负极片；
在具体实施时，通过涂布工艺将正极浆料与负极浆料分别涂覆在铜箔基片或铝箔基片上，正极浆料与负极浆料的涂布厚度均为170um，并对涂布后的正极片与负极片依次进行烘干以及压延，以使正极片的单面涂布厚度为85um，负极片的单面涂布厚度为95um，烘干的温度为120℃，压延时的压力为120MPa，压延的速度为10m/min。
步骤四，在铜箔底材上沉积石墨烯层，通过酸性溶液去除所述铜箔底材，得到石墨烯膜，将所述石墨烯膜转移至目标基底上，得到石墨烯单体膜；
在具体实施时，在高纯度的铜箔表面进行化学气相沉积，将甲烷引入高温的炉中，在铜箔上形成石墨烯层，在本实施例中，化学气相沉积过程中，温度为1650℃，压力为55hPa，时间为50min，酸性溶液为铁氯化物，以使铁氯化物去除掉铜箔底材，暴露出石墨烯膜，然后将石墨烯膜转移至目标基底上，在本实施例中，目标基底为氧化硅或聚合物薄膜得到石墨烯单体膜，在此过程中，需保证石墨烯膜的完整性和质量，最后对石墨烯单体膜依次进行清洗及退火，在本实施例中，退火的温度为550℃，退火的时间为35min，在清洗和退火的过程中，以去除残留杂质和改善晶格结构，在退火的过程中，可以获得高度晶体化的石墨烯单体膜，以使石墨的ab镜面与膜平面一致。
值得说明的是，在本实施例中，石墨烯单体膜的厚度为15um，所述石墨烯单体膜的热导率为1700 W/m•K。
步骤五，在所述石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射所述液态光敏树脂，以使所述液态光敏树脂固化形成若干条固化条，裁剪表面有若干条所述固化条的所述石墨烯单体膜，得到若干条所述石墨烯单体膜，并将若干条所述石墨烯单体膜层叠得到石墨烯复合膜；
在具体实施时，使用刮刀式涂层装置在石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，在本实施例中，液态光敏树脂的厚度为24um，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射液态光敏树脂，使得液态光敏树脂在光的作用下固化呈固体，形成高度为24um的长条形夹心层结构，在本实施例中，固化条的厚度为24um，固化条的宽度为35um，若干固化条之间的间隔为40um，石墨烯复合膜的厚度为155um，在本实施例中，激光光源的功率为10W，激光光源的扫描速度为300mm/min。
值得说明的是，在裁剪石墨烯单体膜之前，通过使用乙醇清洗掉石墨烯单体膜上残留的液态光敏树脂。而通过上述方式制得的石墨烯复合膜内部有弹性且疏松，能够有效吸收电极极片的膨胀以及能够存储电解液。
进一步的，在本实施例中，液态光敏树脂改性聚酰亚胺弹性树脂、70%质量分数的丙烯酸类活性稀释剂、2%质量分数的光引发剂、1.5%质量分数的阻聚剂以及0.5%质量分数的流平剂制成，液态光敏树脂粘度为150MPa•s，吸收波段为355nm，密度为1.2g/cm3。
实施例四
请参阅图2，所示为本发明第四实施例中的电芯结构，采用上述实施例的电芯制备方法制备，电芯结构包括方形铝壳、若干叠片单元、石墨烯复合膜以及电池盖。
若干所述叠片单元设于所述方形铝壳内，所述叠片单元包括若干交替设置的正极片与负极片以及设于所述正极片与所述负极片之间的隔离膜，所述石墨烯复合膜S型围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上，所述电池盖固设于所述方形铝壳的顶部。
综上，本发明上述实施例当中的电芯结构，通过在叠片单元的外壁上S型围绕穿插着石墨烯复合膜，使得石墨烯复合膜能够形成定向导热路径，增加内部热量向外传导的能力，使得石墨烯复合膜将热量从电芯内部带出到电芯表面，减少热量堆积，有效的使得石墨烯复合膜的热传递方向沿着电芯的厚度方向传递，能够使得电芯的厚度方向的散热能力提高五倍以上，并且明显增加电芯的寿命和结构稳定性。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电芯的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤一，采用镍钴锰三元锂、第一导电剂以及第一粘接剂进行球磨混合得到正极混合物，所述正极混合物与去离子水进行搅拌混合得到正极浆料，采用人造石墨颗粒、第二导电剂以及第二粘接剂进行球磨混合得到负极混合物，所述负极混合物与去离子水进行搅拌混合得到负极浆料；
步骤二，将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，以得到正极片与负极片；
步骤三，将所述正极片与所述负极片交替排列，并在相邻的所述正极片与所述负极片之间放置隔离膜，形成叠片单元，所述叠片单元有若干个；
步骤四，在铜箔底材上沉积石墨烯层，通过酸性溶液去除所述铜箔底材，得到石墨烯膜，将所述石墨烯膜转移至目标基底上，得到石墨烯单体膜；
步骤五，在所述石墨烯单体膜的表面涂覆一层液态光敏树脂，通过使激光光源按预设路径并利用扫描振镜组件多次照射所述液态光敏树脂，以使所述液态光敏树脂固化形成若干条固化条，裁剪表面有若干条所述固化条的所述石墨烯单体膜，并将裁剪得到的表面具有所述固化条的若干条所述石墨烯单体膜层叠得到石墨烯复合膜；
步骤六，将所述石墨烯复合膜以S型方式围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上，得到内容物组装体，并将所述内容物组装体进行封装注液，得到单体电芯。
2.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述镍钴锰三元锂、所述第一导电剂、所述第一粘接剂的质量比为92∶4∶4，所述人造石墨颗粒、所述第二导电剂、所述第二粘接剂的质量比为93∶2∶5，分别对所述正极浆料与所述负极浆料进行超声波处理，以使所述正极浆料的粘度为3200 MPa•s-3700 MPa•s，所述负极浆料的粘度为2200 MPa•s-2700 MPa•s。
3.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤一中，所述第一导电剂与所述第二导电剂均为碳黑、石墨烯、碳纳米管中的一种或多种的混合物，所述第一粘接剂与所述第二粘接剂均为苯乙烯-丁二烯橡胶和羧甲基纤维素的混合物。
4.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤二中，通过涂布工艺将所述正极浆料、所述负极浆料分别涂布在铜箔基片或铝箔基片上，所述正极浆料与所述负极浆料的涂布厚度均为120um-170um，并对涂布后的所述正极片与所述负极片依次进行烘干以及压延，以使所述正极片的单面涂布厚度为75um-85um，所述负极片的单面涂布厚度为85um-95um，所述烘干的温度为100℃-120℃，所述压延时的压力为110MPa-130MPa，所述压延的速度为1m/min-10m/ min。
5.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤三中，通过锂电池叠片机对所述正极片与所述负极片进行交替排列，所述叠片单元的边缘通过压敏终止胶带粘贴。
6.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，通过化学气相沉积在所述铜箔底材上沉积所述石墨烯层，所述化学气相沉积时的温度为1550℃-1650℃，压力为45hPa-55hPa，时间为40min-50min，所述酸性溶液为铁氯化物，所述目标基底为氧化硅或聚合物薄膜，得到所述石墨烯单体膜后，对所述石墨烯单体膜依次进行清洗及退火，所述退火的温度为450℃-550℃，所述退火的时间为25min-35min，所述石墨烯单体膜的厚度为8um-15um，所述石墨烯单体膜的热导率为1200 W/m•K-1700 W/m•K。
7.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤五中，所述液态光敏树脂的厚度为18um-24um，所述固化条的厚度为18um-24um，所述固化条的宽度为25um-35um，若干所述固化条之间的间隔为30um-40um，所述石墨烯复合膜的厚度为145um-155um，所述激光光源的功率为5W-10W，所述激光光源的扫描速度为250mm/min-300mm/min。
8.根据权利要求7所述的电芯的制备方法，其特征在于，所述液态光敏树脂由改性聚酰亚胺弹性树脂、70%质量分数的丙烯酸类活性稀释剂、2%质量分数的光引发剂、1.5%质量分数的阻聚剂以及0.5%质量分数的流平剂制成，所述液态光敏树脂粘度为120MPa•s-170MPa•s，吸收波段为340nm-360nm，密度为1.0g/cm3-1.3g/cm3。
9.根据权利要求1所述的电芯的制备方法，其特征在于，在所述步骤六中，所述封装注液采用电解液，所述电解液由EC、DMC以及LiPF6混合制成。
10.一种电芯结构，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的电芯的制备方法制备，所述电芯结构包括：
方形铝壳；
若干叠片单元，设于所述方形铝壳内，所述叠片单元包括若干交替设置的正极片与负极片以及设于所述正极片与所述负极片之间的隔离膜；
石墨烯复合膜，S型围绕穿插在若干所述叠片单元的外壁上；
电池盖，固设于所述方形铝壳的顶部。
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