CN207719337U - 一种高容量的石墨烯锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种高容量的石墨烯锂离子电池，包括卷绕型电极组和电池壳体，电极组容纳于电池壳体内，电极组的正极上设置有锂离子供给单元；本实用新型的锂电池通过在正极箔上设置一层石墨烯层，增加正极箔的导电性，通过在正极箔上设置高于正极的不充电电位的与电解质中的离子相同的锂离子供给单元，不充电时覆盖部起到阻挡膜的作用，防止金属锂与正极之间反应，正电极不会发生过放电，当电位达到氧化还原反应电位是，覆盖部溶解，锂离子供给单元暴露与电解质且与正极发生反应，防止电池容量的劣化。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种高容量的石墨烯锂离子电池。
背景技术
锂电池是采用了金属锂或其化合物的电池，在电池的正极、负极或电解质中采用了金属锂或其化合物，具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/Kg，是铅酸电池的约6-7倍；锂电池通常包括锂金属电池和锂离子电池两大类。随着微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的是实用阶段。
石墨烯是一种纳米数量级的材料，具有高强度、高弹性和高导电性等性质，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层院子厚度的二维晶体，呈六角形蜂巢晶格的平面薄膜。但是，如何更好地利用石墨烯结合应用于锂电池，是需要解决的技术问题。
另外，众所周知，副反应不仅在初始状态下发生，在随后的保存状态或使用状态下也会发生，例如在相对较高温度的环境下保存或多次充放电循环后方发生新的锂离子固定在负极中的现象，从而导致正电极或负电极的电位移被转移到高电位侧，因此由于充放电范围的减小而发生电池的电容劣化。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够有效降低电池容量劣化的高容量的石墨烯锂离子电池，所述高容量的石墨烯锂离子电池的技术方案是这样实现的：
一种高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述石墨烯锂离子电池为圆柱形电池，包括卷绕型电极组和电池壳体、上盖部分、正极盖，所述电池壳体底部是封闭的，所述上盖部分包括上盖和上盖壳体，所述正极盖一侧焊接到上盖壳体上，另一侧焊接到正极集电板上，所述上盖壳体与电池壳体之间配置有绝缘垫片，所述电极组容纳于电池壳体内。
进一步的，所述电极组包括正极、多孔隔膜和负极，所述正极、多孔隔膜和负极依次层叠缠绕在轴芯上，所述正极包括由铝箔形成的正极箔以及涂覆在正极箔两个表面上的石墨烯层和正极活性材料层，所述正极箔上端设置有多个正极接线片，所述负极包括由铜箔形成的负极箔和涂覆在铜箔两面上的负极活性材料层，所述负极箔的下端设置有多个负极接线片；所述电池还包括正极集电板和负极集电板分别嵌固在轴芯的两端，所述正极接线片与正极集电板焊接，所述负极接线片与负极集电板焊接。
进一步的，所述正极活性材料层上设置有锂离子供给单元，所述锂离子供给单元与正极箔之间设置有导电部，所述锂离子供给单元由覆盖部覆盖其除与导电部接触处以外的外表面。
进一步的，设置有锂离子供给单元的正极箔上未设置石墨烯层。
进一步的，所述导电部的材料可以是与正极箔材料相同的铝层。
进一步的，所述覆盖部是可溶性覆盖部。
进一步的，所述覆盖部的材料可以是由与负极箔材料相同的铜箔。
进一步的，所述锂离子供给单元的材料是金属锂。
进一步的，所述锂离子供给单元可以是一个，也可以是分隔设置的多个。
具体工作时，所述锂离子供给单元的氧化还原反应电位高于正极不反应时的氧化还原反应电位，当不充电时，覆盖部覆盖离子供给单元的整个表面，并通过导电部与正极保持电连状态，而锂离子供给单元和电解液处于非接触状态，不与正极反应，也不会向正极供给锂离子，覆盖部具有电位电阻的阻挡膜的作用，并且能够在不充电状态下防止金属锂和正极发生反应，因此在初始充放电前不会过度放电；而当电池进行初始充电期间，正极电位达到高于覆盖部的氧化还原反应电位，锂离子供给单元的覆盖部溶解，锂离子供给单元暴露于电解液中处于与正极电连接的状态，锂离子供给单元开始与正极反应，从锂离子供给单元向正极供给锂离子，因此可以解决由于负极发生的不可逆的副反应而引起的不可逆电容，防止电池容量的劣化。
本实用新型的锂电池通过在正极箔上设置一层石墨烯层，增加正极箔的导电性，通过在正极箔上设置高于正极的不充电电位的与电解质中的离子相同的锂离子供给单元，不充电时覆盖部起到阻挡膜的作用，防止金属锂与正极之间反应，正电极不会发生过放电，当电位达到氧化还原反应电位是，覆盖部溶解，锂离子供给单元暴露与电解质且与正极发生反应，防止电池容量的劣化。
附图说明
图1为本实用新型电池爆炸结构示意图；
图2为本实用新型电池锂离子供给单元结构示意图；
图3为本实用新型电池锂离子供给单元为一个时的结构示意图；
图4为本实用新型电池锂离子供给单元为多个时的结构示意图。
附图标记：1-电池壳体，2-绝缘垫片，3-上盖，4-上盖壳体，5-正极集电板，6-负极集电板，7-轴芯，8-电极组，9-正极盖，10-多孔隔膜，11-正极，12-正极箔，12a-正极接线片，13-正极活性材料层，14-石墨烯层(图中未示出)，21-负极，22-负极箔，22a-负极接线片，23-负极活性材料层，31-锂离子供给单元， 32-金属锂，33-覆盖部，34-导电部。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种高容量的石墨烯锂离子电池，所述石墨烯锂离子电池为圆柱形电池，包括卷绕型电极组8和电池壳体1、上盖部分、正极盖9，所述电池壳体1底部是封闭的，所述上盖部分包括上盖3和上盖壳体4，所述正极盖9 一侧焊接到上盖壳体4上，另一侧焊接到正极集电板5上，所述上盖壳体4与电池壳体1之间配置有绝缘垫片2，所述电极组8容纳于电池壳体1内。
具体实施时，所述电极组8包括正极11、多孔隔膜10和负极21，所述正极11、多孔隔膜10和负极21依次层叠缠绕在轴芯7上，所述正极11包括由铝箔形成的正极箔12以及涂覆在正极箔12两个表面上的石墨烯层14(未示出) 和正极活性材料层13，所述正极箔12上端设置有多个正极接线片12a，所述负极21包括由铜箔形成的负极箔22和涂覆在铜箔两面上的负极活性材料层23，所述负极箔22的下端设置有多个负极接线片22a；所述电池还包括正极集电板 5和负极集电板6分别嵌固在轴芯7的两端，所述正极接线片12a与正极集电板 5焊接，所述负极接线片22a与负极集电板6焊接。
具体实施时，如图2所示，所述正极活性材料层13上设置有锂离子供给单元31，所述锂离子供给单元31与正极箔12之间设置有导电部34，所述锂离子供给单元31由覆盖部33覆盖其除与导电部34接触处以外的外表面。
进一步的，设置有锂离子供给单元31的正极箔12上未设置石墨烯层14。
具体实施时，所述导电部34的材料可以是与正极箔12材料相同的铝层。
具体实施时，所述覆盖部33是可溶性覆盖部。
具体实施时，所述覆盖部33的材料可以是由与负极箔22材料相同的铜箔。
具体实施时，所述锂离子供给单元的材料是金属锂32。
具体实施时，如图3～4所示，所述锂离子供给单元31可以是一个，也可以是分隔设置的多个。
具体工作时，所述锂离子供给单元31的氧化还原反应电位高于正极不反应时的氧化还原反应电位，当不充电时，覆盖部33覆盖离子供给单元31的整个表面，并通过导电部34与正极11保持电连状态，而锂离子供给单元31和电解液处于非接触状态，不与正极11反应，也不会向正极11供给锂离子，覆盖部 33具有电位电阻的阻挡膜的作用，并且能够在不充电状态下防止金属锂32和正极11发生反应，因此在初始充放电前不会过度放电；而当电池进行初始充电期间，正极电位达到高于覆盖部33的氧化还原反应电位，锂离子供给单元31的覆盖部33溶解，锂离子供给单元31的金属锂32暴露于电解液中处于与正极11 电连接的状态，锂离子供给单元31开始与正极反应，从锂离子供给单元31向正极11供给锂离子，因此可以解决由于负极发生的不可逆的副反应而引起的不可逆电容，防止电池容量的劣化。
本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的教示而作出不背离本实用新型实质的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围不限于实施例所揭示的内容，也包括各种不背离本实用新型实质的替换及修饰。
Claims (6)
1.一种高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述石墨烯锂离子电池为圆柱形电池，包括卷绕型电极组和电池壳体、上盖部分、正极盖，所述电池壳体底部是封闭的，所述上盖部分包括上盖和上盖壳体，所述正极盖一侧焊接到上盖壳体上，另一侧焊接到正极集电板上，所述上盖壳体与电池壳体之间配置有绝缘垫片，所述电极组容纳于电池壳体内；
所述电极组包括正极、多孔隔膜和负极，所述正极、多孔隔膜和负极依次层叠缠绕在轴芯上，所述正极包括由铝箔形成的正极箔以及涂覆在正极箔两个表面上的石墨烯层和正极活性材料层，所述正极箔上端设置有多个正极接线片，所述负极包括由铜箔形成的负极箔和涂覆在铜箔两面上的负极活性材料层，所述负极箔的下端设置有多个负极接线片；所述电池还包括正极集电板和负极集电板分别嵌固在轴芯的两端，所述正极接线片与正极集电板焊接，所述负极接线片与负极集电板焊接；
所述正极活性材料层上设置有锂离子供给单元，所述锂离子供给单元与正极箔之间设置有导电部，所述锂离子供给单元由覆盖部覆盖其除与导电部接触处以外的外表面。
2.根据权利要求1所述的高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述导电部的材料可以是与正极箔材料相同的铝层。
3.根据权利要求1所述的高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述覆盖部是可溶性覆盖部。
4.根据权利要求3所述的高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述覆盖部的材料可以是由与负极箔材料相同的铜箔。
5.根据权利要求1所述的高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述锂离子供给单元的材料是金属锂。
6.根据权利要求1所述的高容量的石墨烯锂离子电池，其特征在于：所述锂离子供给单元可以是一个，也可以是分隔设置的多个。
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