CN213958992U - 一种石墨烯负极片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种石墨烯负极片，包括集流体层、石墨烯片和负极材料层，所述集流体层设置有多组石墨烯片，相邻间的石墨烯片之间有间隙，所述负极材料层压设在所述集流体层和石墨烯片顶部；每组石墨烯片由多层石墨烯微片呈阶梯状叠加而成，每组石墨烯片的阶梯状为底部至顶部逐级缩小设置。本实用新型的优点在于，通过石墨烯片呈阶梯状叠加而成设置而成，使得该负极片有较强的稳定性，提高该负极片中电解液的保有量，另外还由于相邻间的石墨烯片之间有间隙形，使得相邻阶梯状的石墨烯片之间呈沟壑状布局，有利于电解液的对流以及电芯实用过程中热量的释放，抑制极化产生的金属沉积和电解液的劣化，保证电池使用安全。

Description

一种石墨烯负极片

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，具体为一种石墨烯负极片。

背景技术

目前新能源汽车产业发展迅速，也愈来愈受到人们的重视，锂离子电池具有环境友好的特性，尤其是相比其他能源有更加突出的推广优势，因此也被新能源汽车产业越来越广泛使用。新能源汽车的发展更多的以市场为导向，市场上续航里程高的车型才能满足实际使用的需求，因此对于电池厂家提高电池的能量密度以达到长续航里程的目标。

目前市场上工业化生产的锂离子电池按照正极材料划分为三元电池(镍钴锰)和铁锂电池(LFP电池)，其中铁锂电池具有循环寿命高，安全性高，成本低的优点，因此磷酸铁锂电池的优势进一步凸显。相应的目前提升单体电芯的能量密度是各个企业的首要目标。目前普遍采用高克容量、高压实密度的电芯材料，但是这种材料对电芯制程有一定的影响，电芯普遍存在电解液保有量偏低，电芯应用过程中随着电解液的消耗，电芯内部极化严重，甚至于产生金属沉积导致电芯安全事故。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于如何提高电解液保有量和保证电池使用安全。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：

一种石墨烯负极片，包括集流体层、石墨烯片和负极材料层，所述集流体层设置有多组石墨烯片，相邻间的石墨烯片之间有间隙，所述负极材料层压设在所述集流体层和石墨烯片顶部。

每组石墨烯片由多层石墨烯微片呈阶梯状叠加而成，每组石墨烯片的阶梯状为底部至顶部逐级缩小设置。

由于石墨烯具有大比表、大吸油值、高杨氏模量、较强的热稳定性和导电性等特点，使得电池寿命在初始阶段可以吸收大量电解液，并且通过石墨烯片呈阶梯状叠加而成设置而成，使得该负极片有较强的稳定性，对该负极片整体结构影响较小，起到很好的吸收电解液和补充锂电池使用过程中电解液的消耗，提高该负极片中电解液的保有量，进而可以很好的改善锂电池的循环性能，另外还由于相邻间的石墨烯片之间有间隙形，使得相邻阶梯状的石墨烯片之间呈沟壑状布局，有利于电解液的对流以及电芯实用过程中热量的释放，抑制极化产生的金属沉积和电解液的劣化，保证电池使用安全。

优选地，所述集流体层为铜质箔材层，起到承载负极材层以及导电导热的作用。

优选地，所述集流体层厚度为6-10um。

优选地，每组石墨烯片由4层石墨烯微片叠加而成。

优选地，所述石墨烯微片的厚度不大于20nm。

优选地，所述负极材料由主体碳材料、导电剂、粘结剂、分散剂和水搅拌混合而成。

优选地，所述主体碳材料为人造石墨、天然石墨、中间相微球、硅碳中的一种或者多种混合而成。

优选地，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管中的一种或者两种混合而成。

优选地，所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯酸中的一种或者两种混合而成。

优选地，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、由于石墨烯具有大比表、大吸油值、高杨氏模量、较强的热稳定性和导电性等特点，使得电池寿命在初始阶段可以吸收大量电解液，并且通过石墨烯片呈阶梯状叠加而成设置而成，使得该负极片有较强的稳定性，对该负极片整体结构影响较小，起到很好的吸收电解液和补充锂电池使用过程中电解液的消耗，提高该负极片中电解液的保有量，进而可以很好的改善锂电池的循环性能，另外还由于相邻间的石墨烯片之间有间隙形，使得相邻阶梯状的石墨烯片之间呈沟壑状布局，有利于电解液的对流以及电芯实用过程中热量的释放，抑制极化产生的金属沉积和电解液的劣化，保证电池使用安全。

2、通过集流体层设置为铜质箔材层，起到承载负极材层以及导电导热的作用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的一种石墨烯负极片的结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本实用新型技术方案，现结合说明书附图对本实用新型技术方案做进一步的说明。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

参阅图1，本实施例公开了一种石墨烯负极片，包括集流体层1、石墨烯片2和负极材料层3，所述集流体层1设置有多组石墨烯片2，相邻间的石墨烯片2之间有间隙形，所述负极材料层3压设在所述集流体层1和石墨烯片2顶部。

每组石墨烯片2由多层石墨烯微片21呈阶梯状叠加而成，在本实施例中，每组石墨烯片由4层石墨烯微片叠加而成；每组石墨烯片2的阶梯状为底部至顶部逐级缩小设置。

由于石墨烯具有大比表、大吸油值、高杨氏模量、较强的热稳定性和导电性等特点，使得电池寿命在初始阶段可以吸收大量电解液，并且通过石墨烯片2呈阶梯状叠加而成设置而成，使得该负极片有较强的稳定性，对该负极片整体结构影响较小，起到很好的吸收电解液和补充锂电池使用过程中电解液的消耗，提高该负极片中电解液的保有量，进而可以很好的改善锂电池的循环性能，另外还由于相邻间的石墨烯片2之间有间隙形，使得相邻阶梯状的石墨烯片2之间呈沟壑状布局，有利于电解液的对流以及电芯实用过程中热量的释放，抑制极化产生的金属沉积和电解液的劣化，保证电池使用安全。

另外，该负极片适用性强，可以在铝壳或钢壳方形电池、圆柱电池、铝塑膜型软包电池、卷绕型或叠片型电池中使用。

进一步的，所述集流体层1为铜质箔材层，起到承载负极材层3以及导电导热的作用。

再进一步的，所述集流体层厚度为6-10um。

进一步的，所述石墨烯微片的厚度不大于20nm。

再进一步的，所述负极材料由主体碳材料、导电剂、粘结剂、分散剂和水搅拌混合而成，所述主体碳材料为人造石墨、天然石墨、中间相微球、硅碳中的一种或者多种混合而成，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管中的一种或者两种混合而成，所述粘结剂为丁苯橡胶乳液、丙烯酸中的一种或者两种混合而成，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。

本实用新型的工作原理是：将石墨烯微片21按照片层大小，分别涂在不同的薄膜上，该薄膜为可吸附石墨烯的塑料膜，将附有最大的石墨烯微片21的塑料膜均匀贴合在平整的集流体层1上，使用特制的辊轮在塑料膜上轻轻辊压一次，使其贴合在集流体层1上，然后把塑料膜去掉，其中，辊轮为不锈钢材质，其表面光滑无颗粒及凹凸痕迹，辊轮直径为5cm，其长度要大于集流体层1的宽度，重复上述步骤，按照石墨烯微片21由大至小的顺序依次将石墨烯微片21贴合，形成阶梯状的石墨烯片2，然后将涂布完成有石墨烯微片和集流体层1放入烘箱烘烤，烘烤温度经100～130℃，使其中的水分挥发；最后将负极材料层压设在集流体层1和石墨烯片2顶部，完成该负极片的制作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型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实用新型。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，本实用新型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实用新型内，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。

以上所述实施例仅表示实用新型的实施方式，本实用新型的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型保护范围。

Claims (5)

1.一种石墨烯负极片，其特征在于：包括集流体层、石墨烯片和负极材料层，所述集流体层设置有多组石墨烯片，相邻间的石墨烯片之间有间隙，所述负极材料层压设在所述集流体层和石墨烯片顶部；

每组石墨烯片由多层石墨烯微片呈阶梯状叠加而成，每组石墨烯片的阶梯状为底部至顶部逐级缩小设置。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯负极片，其特征在于：所述集流体层为铜质箔材层。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯负极片，其特征在于：所述集流体层厚度为6-10um。

4.根据权利要求1所述的一种石墨烯负极片，其特征在于：每组石墨烯片由4层石墨烯微片叠加而成。

5.根据权利要求1所述的一种石墨烯负极片，其特征在于：所述石墨烯微片的厚度不大于20nm。

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