本申請涉及鋰離子電池制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法及石墨烯鋰離子電池組。

背景技術(shù)：

鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在電極中的埋嵌和逸離來工作。充電時(shí)，鋰離子從正極脫嵌后，陽離子e⁺經(jīng)過電解液輸送到負(fù)極；放電時(shí)則相反。這個(gè)過程形成的離子流(陰、陽離子)即為電流。由于汽車尾氣的排放是造成環(huán)境污染的重要因素。隨著人類的環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)，電動(dòng)環(huán)保汽車成為替代燃油汽車的最佳選擇，鋰離子電池作為電動(dòng)汽車的動(dòng)力之源被寄予厚望。

目前，傳統(tǒng)的高電壓正極材料有鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、磷酸錳鋰和富含鋰錳基層狀固溶體，上述正極材料的充電電壓均在4V以下。對(duì)于常用的基于碳酸酯溶劑和LiFP₆溶質(zhì)的電解液而言，當(dāng)充電電壓達(dá)到4.3V時(shí)，會(huì)在高氧化性正極材料表面發(fā)生不可逆的氧化分解反應(yīng)，放熱，電池出現(xiàn)脹氣，不僅引起電池循環(huán)壽命和儲(chǔ)存性能的惡化，還存在易燃易爆等安全隱患。

因此，隨著鋰離子電池在電動(dòng)汽車中應(yīng)用的日益廣泛，現(xiàn)有鋰離子電池正、負(fù)極材料、電解液以及常規(guī)電池設(shè)計(jì)的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來，例如，易燃、易爆、污染嚴(yán)重、不能深放電，循環(huán)性能和倍率性能差等等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請?zhí)峁┝艘环N石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法及石墨烯鋰離子電池組，以解決傳統(tǒng)鋰離子電池性能差且危險(xiǎn)易污染的問題。

根據(jù)本申請實(shí)施例的第一方面，提供一種石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法，包括：

步驟S110：以天然鱗片石墨為原料，以濃硫酸、高錳酸鉀以及碳酸鈉為氧化劑，采用氧化還原法，制備氧化石墨烯；

步驟S120：將所述氧化石墨烯、納米級(jí)二氧化硅以及氫氟酸按照(50-150)：(40-60)：(10-50)的質(zhì)量比混合；

步驟S130：對(duì)所述步驟S120得到的混合物進(jìn)行熱處理，得到石墨烯/二氧化硅材料；

步驟S140：將所述石墨烯/二氧化硅材料置于離心分離機(jī)中，離心除去二氧化硅，得到彎曲石墨烯；

步驟S150：將所述彎曲石墨烯與納米級(jí)硅按照1:(2-3)的質(zhì)量比研磨混合，并摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％-20％的軟碳，得到硅/石墨烯復(fù)合材料；

步驟S160：對(duì)所述硅/石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行炭包覆，得到負(fù)極活性材料；

步驟S170：將所述負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑以及超強(qiáng)粘結(jié)劑按照90:4:(5-6)的質(zhì)量比混合，得到負(fù)極活性材料的漿料；將所述漿料雙面涂覆于負(fù)極銅箔集流體上，經(jīng)輥壓及烘干處理后，得到石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片。

結(jié)合第一方面，在第一方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)硅/石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行炭包覆包括：

步驟S161：將所述硅/石墨烯復(fù)合材料與乳化瀝青按照1:(0.5-1)的質(zhì)量比混合均勻；

步驟S162：將所述步驟S161得到的混合料進(jìn)行噴霧干燥，得到球狀顆粒；所述噴霧干燥的入口溫度為300℃，出口溫度為110℃，霧化頻率為250kHz；

步驟S163：將所述球狀顆粒置于900℃的惰性氣體環(huán)境中，炭化燒結(jié)2小時(shí)，冷卻，得到炭包覆的負(fù)極活性材料。

結(jié)合第一方面或第一方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第一方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，對(duì)步驟S120得到的混合物進(jìn)行熱處理包括：將所述步驟S120得到的混合物置于800℃的氮?dú)猸h(huán)境中，保溫3小時(shí)，以每分鐘降溫50℃的速度冷卻至環(huán)境溫度。

由以上技術(shù)方案可知，本申請?zhí)峁┮环N石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法，所述方法以天然鱗片石墨為原料，采用氧化還原法制備得到氧化石墨烯，其衍射峰明顯強(qiáng)于普通石墨粉的衍射峰，化學(xué)性能優(yōu)于普通石墨粉，并且粒徑小，表面積大，分散度大，有利于提高鋰離子電池的容量；所述方法對(duì)氧化石墨烯與二氧化硅的混合物進(jìn)行熱處理，除去二氧化硅，得到彎曲石墨烯；再將彎曲石墨烯與納米級(jí)硅混合，摻雜軟碳，制備硅/石墨烯復(fù)合材料，再對(duì)其進(jìn)行炭包覆處理。經(jīng)炭包覆處理的硅/石墨烯復(fù)合材料呈“核殼結(jié)構(gòu)”，不僅能夠提高電池的容量，而且堅(jiān)硬的石墨烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還能夠緩沖充放電過程中硅的體積膨脹。作為負(fù)極活性材料，炭包覆的硅/石墨烯復(fù)合材料具有巨大的比表面積和容量，高導(dǎo)電率，其中摻雜的軟碳有利于降低電池的最低啟動(dòng)溫度。因此，采用本申請?zhí)峁┑姆椒ㄖ苽涞呢?fù)極極片，在應(yīng)用于石墨烯鋰離子電池時(shí)，使得電池具有高導(dǎo)電率，高容量，性能優(yōu)越等優(yōu)勢。

根據(jù)本申請實(shí)施例的第二方面，提供一種石墨烯鋰離子電池組，包括殼體和若干并聯(lián)的石墨烯鋰離子電池單體，所述電池單體包括單體殼體、電芯組件和電解液；所述單體殼體上端設(shè)有殼體蓋，所述電解液和所述電芯組件均位于所述單體殼體與所述殼體蓋組成的腔體內(nèi)；

所述電芯組件包括正極極片、本申請第一方面提供的方法得到的負(fù)極極片以及兩片鋰離子電池隔膜；

所述正極極片包括正極鋁箔集流體及雙面涂覆于所述正極鋁箔集流體上的正極微孔材料層；

所述正極極片與所述單體殼體的側(cè)壁間設(shè)有間隔；

所述負(fù)極極片包括負(fù)極銅箔集流體及上面涂覆于所述負(fù)極銅箔集流體上的負(fù)極微孔材料層；

所述負(fù)極極片與所述單體殼體的側(cè)壁間設(shè)有間隔；

所述殼體蓋上分別設(shè)有與所述正極鋁箔集流體連接的正極極柱和與所述負(fù)極銅箔集流體連接的負(fù)極極柱；

兩片所述鋰離子電池隔膜間隔設(shè)置于所述正極極片與所述負(fù)極極片之間；

所述殼體蓋上還設(shè)有出氣閥；所述出氣閥采用環(huán)氧樹脂密封；

所述單體殼體采用鋁塑深沖成型。

結(jié)合第二方面，在第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述殼體底部貼合設(shè)置有加熱套；所述加熱套用于加熱所述電池組；

所述加熱套包括固定板和若干半導(dǎo)體加熱件；所述半導(dǎo)體加熱件固定嵌于所述固定板上；

所述殼體外側(cè)設(shè)有逆變器；所述半導(dǎo)體加熱件與所述石墨烯鋰離子電池通過所述逆變器連接。

結(jié)合第二方面或第二方面第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，在第二方面第二種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述殼體內(nèi)側(cè)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與用電設(shè)備的處理器連接；所述溫度傳感器用于檢測所述電池單體所處的當(dāng)前環(huán)境溫度。

結(jié)合第二方面，在第二方面第三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述電解液包括：60-65質(zhì)量份的二氟草酸硼酸鋰、30-35質(zhì)量份的三氟甲基磺酰亞胺鋰、10-15質(zhì)量份的碳酸乙烯亞乙酯、1-2質(zhì)量份的磺酸甘油和1-3質(zhì)量份的硫酸乙烯酯。

結(jié)合第二方面或第二方面前述三種可能的實(shí)現(xiàn)方式中的任一種，在第二方面第四種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述正極極片采用如下方法制備而成：

步驟S210：提供納米級(jí)石墨；

步驟S220：對(duì)所述納米級(jí)石墨進(jìn)行噴霧干燥處理，得到球狀改性石墨；

步驟S230：將所述改性石墨與硬碳按照8:(1-2)的質(zhì)量比混合均勻，得到正極活性材料；

步驟S240：將所述正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照92:4:4的質(zhì)量比混合，得到正極活性材料的漿料；將所述漿料雙面涂覆于正極鋁箔集流體上，經(jīng)輥壓及烘干處理，得到石墨烯鋰離子電池的正極極片。

可選地，所述噴霧干燥過程的進(jìn)口溫度為300℃，出口溫度為110℃。

由以上技術(shù)方案可知，本申請第二方面提供一種石墨烯鋰離子電池組，所述電池組的電池單體采用本申請第一方面提供的方法制備得到的負(fù)極極片，并以摻雜硬碳的改性石墨為正極活性材料，采用高電壓、高電導(dǎo)率、不腐蝕且有利于低溫性能的電解液；具有容量大，充電速度快，壽命長，續(xù)航里程長，導(dǎo)電率高，低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)鋰離子電池容量低，危險(xiǎn)易污染，性能差的技術(shù)問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法流程圖；

圖2為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的炭包覆硅/石墨烯復(fù)合材料的方法流程圖；

圖3為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種石墨烯鋰離子電池組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的一種石墨烯鋰離子電池單體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的另一種石墨烯鋰離子電池組結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的加熱套結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖7為本申請根據(jù)一示例性實(shí)施例示出的正極極片制備方法流程圖。

圖示說明：

1-殼體；2-石墨烯鋰離子電池單體；3-單體殼體；4-電芯組件；5-電解液；6-殼體蓋；41-正極極片；42-負(fù)極極片；411-正極鋁箔集流體；421-負(fù)極銅箔集流體；412-正極微孔材料層；422-負(fù)極微孔材料層；61-正極極柱；62-負(fù)極極柱；11-加熱套；111-固定板；112-半導(dǎo)體加熱件；12-逆變器。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一

本申請實(shí)施例一提供了一種石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法，如圖1所示，該方法包括：

在步驟S110中，以天然鱗片石墨為原料，以濃硫酸、高錳酸鉀以及碳酸鈉為氧化劑，采用氧化還原法，制備氧化石墨烯；

鱗片石墨為天然晶質(zhì)石墨，其形似魚磷狀，屬六方晶系，呈層狀結(jié)構(gòu)，具有良好的耐高溫、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、潤滑、可塑及耐酸堿等性能。

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。因此，實(shí)際上石墨烯本來就存在于自然界，只是難以剝離出單層結(jié)構(gòu)。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。鉛筆在紙上輕輕劃過，留下的痕跡就可能是幾層甚至僅僅一層石墨烯。石墨烯既是最薄的材料，也是最強(qiáng)韌的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20％。

氧化石墨烯薄片是石墨粉經(jīng)化學(xué)氧化及剝離后的產(chǎn)物，氧化石墨烯是單一的原子層，可以隨時(shí)在橫向尺寸上擴(kuò)展到數(shù)十微米，因此，其結(jié)構(gòu)跨越了一般化學(xué)和材料科學(xué)的典型尺度。

本申請采用濃硫酸加碳酸鈉體系，以高錳酸鉀為氧化劑，制備氧化石墨烯。該法的優(yōu)點(diǎn)是用高錳酸鉀代替氯酸鉀，提高實(shí)驗(yàn)的安全性，減少有毒氣體的產(chǎn)生。同時(shí)，該法所需的氧化時(shí)間較短，產(chǎn)物的氧化程度較高，產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)規(guī)整且易于在水中發(fā)生溶脹而層離。本申請以天然鱗片石墨為原料，采用氧化還原法制備氧化石墨烯的流程可以是：

例如：在冰水浴中裝配好250mL的反應(yīng)瓶，加入5g濃硫酸，攪拌下加入1g天然鱗片石墨粉和50g碳酸鈉的固體混合物，再分次加入50g高錳酸鉀，控制反應(yīng)溫度不超過20℃，攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，然后升溫到35℃，繼續(xù)攪拌30min，再緩慢加入一定量的去離子水，繼續(xù)攪拌20min后，加入適量雙氧水還原殘留的氧化劑，使溶液變?yōu)榱咙S色，趁熱過濾，并用5％的HCl溶液和去離子水洗滌知道濾液中無硫酸根被檢測到為止。最后，將濾餅置于60℃的真空干燥箱中充分干燥，得到氧化石墨烯。

本申請方法制得的氧化石墨烯的衍射峰明顯強(qiáng)于普通石墨粉的衍射峰，因而化學(xué)性能優(yōu)于普通石墨粉，并且粒徑小，表面積大，分散度大，有利于提高鋰離子電池的容量。

在步驟S120中，將所述氧化石墨烯、納米級(jí)二氧化硅以及氫氟酸按照(50-150)：(40-60)：(10-50)的質(zhì)量比混合；

在步驟S130中，對(duì)所述步驟S120得到的混合物進(jìn)行熱處理，得到石墨烯/二氧化硅材料；

本申請中，對(duì)步驟S120得到的混合物進(jìn)行熱處理的過程具體為：將混合物置于800℃的氮?dú)猸h(huán)境中，保溫3小時(shí)，以每分鐘降溫50℃的速度冷卻至環(huán)境溫度。

在步驟S140中，將所述石墨烯/二氧化硅材料置于離心分離機(jī)中，離心除去二氧化硅，得到彎曲石墨烯；

需要說明的是，本申請所述的彎曲石墨烯又可稱為褶皺石墨烯，是指表面具有褶皺或卷曲的石墨烯。石墨烯的缺陷是指由于出現(xiàn)空洞等形成內(nèi)部的封閉邊界，邊界導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)不均衡；褶皺也是一種邊界形式，此時(shí)石墨烯的局部從二維實(shí)際變成了三維結(jié)構(gòu)。

在步驟S150中，將所述彎曲石墨烯與納米級(jí)硅按照1:(2-3)的質(zhì)量比研磨混合，并摻雜質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％-20％的軟碳，得到硅/石墨烯復(fù)合材料；

軟碳的加入能夠改善鋰離子電池的低溫性能，且使電池充放電容量大且效率高、循環(huán)性能更好。

開發(fā)高比容量、長循環(huán)壽命的鋰離子電池對(duì)電動(dòng)汽車的應(yīng)用具有重大意義。為此，電極材料必須具有較高的儲(chǔ)鋰容量和循環(huán)壽命。Si是已知的具有最高的理論比容量和較低的充放電平臺(tái)的物質(zhì)，但是實(shí)際應(yīng)用時(shí)，Si基負(fù)極材料有兩大缺點(diǎn)：第一本身的電導(dǎo)率較低，導(dǎo)致大電流充電時(shí)比容量太小，無法發(fā)揮Si的潛能；第二是在嵌鋰過程中，硅會(huì)發(fā)生高達(dá)300％的體積膨脹，從而導(dǎo)致電極粉化、與集流體分離以及比容量的快速衰減。本申請將彎曲石墨烯、納米級(jí)硅及一定量的軟碳，制備成硅/石墨烯的復(fù)合材料。其中，氧化石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和機(jī)械柔韌性，可以用來提高Si基負(fù)極的電導(dǎo)率，其堅(jiān)硬的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能夠有效地固定住硅，從而有效緩沖嵌鋰、脫鋰過程中產(chǎn)生的體積膨脹，防止電極粉化等問題的出現(xiàn)；而摻雜的軟碳能夠改善鋰離子電池的低溫性能，使電池的工作溫度范圍更寬。

步驟S160：對(duì)所述硅/石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行炭包覆，得到負(fù)極活性材料；

如圖2所示，本申請中，對(duì)所述硅/石墨烯復(fù)合材料進(jìn)行炭包覆包括：

步驟S161：將所述硅/石墨烯復(fù)合材料與乳化瀝青按照1:(0.5-1)的質(zhì)量比混合均勻；

步驟S162：將所述步驟S161得到的混合料進(jìn)行噴霧干燥，得到球狀顆粒；所述噴霧干燥的入口溫度為300℃，出口溫度為110℃，霧化頻率為250kHz；

步驟S163：將所述球狀顆粒置于900℃的惰性氣體環(huán)境中，炭化燒結(jié)2小時(shí)，冷卻，得到炭包覆的負(fù)極活性材料。

經(jīng)炭包覆的球狀硅/石墨烯復(fù)合材料呈“核殼結(jié)構(gòu)”，作為負(fù)極活性材料，具有大量褶皺的氧化石墨烯可以有效地緩沖硅的體積膨脹，該復(fù)合材料應(yīng)用于石墨烯鋰離子電池時(shí)，表現(xiàn)出高庫倫效率、高比容量和良好的循環(huán)穩(wěn)定性。

步驟S170：將所述負(fù)極活性材料、導(dǎo)電劑以及超強(qiáng)粘結(jié)劑按照90:4:(5-6)的質(zhì)量比混合，得到負(fù)極活性材料的漿料；將所述漿料雙面涂覆于負(fù)極銅箔集流體上，經(jīng)輥壓及烘干處理后，得到石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片。

采用超強(qiáng)粘結(jié)劑，例如聚酰亞胺，能夠進(jìn)一步防止電極粉化、與集流體分離等問題的產(chǎn)生。

由以上技術(shù)方案可知，本申請?zhí)峁┮环N石墨烯鋰離子電池負(fù)極極片的制備方法，所述方法以天然鱗片石墨為原料，采用氧化還原法制備得到氧化石墨烯，其衍射峰明顯強(qiáng)于普通石墨粉的衍射峰，化學(xué)性能優(yōu)于普通石墨粉，并且粒徑小，表面積大，分散度大，有利于提高鋰離子電池的容量；所述方法對(duì)氧化石墨烯與二氧化硅的混合物進(jìn)行熱處理，除去二氧化硅，得到彎曲石墨烯；再將彎曲石墨烯與納米級(jí)硅混合，摻雜軟碳，制備硅/石墨烯復(fù)合材料，再對(duì)其進(jìn)行炭包覆處理。經(jīng)炭包覆處理的硅/石墨烯復(fù)合材料呈核殼結(jié)構(gòu)，不僅能夠提高電池的容量，而且堅(jiān)硬的石墨烯網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)還能夠緩沖充放電過程中硅的體積膨脹。作為負(fù)極活性材料，炭包覆的硅/石墨烯復(fù)合材料具有巨大的比表面積和容量，高導(dǎo)電率，其中摻雜的軟碳有利于降低電池的最低啟動(dòng)溫度。因此，采用本申請?zhí)峁┑姆椒ㄖ苽涞呢?fù)極極片，在應(yīng)用于石墨烯鋰離子電池時(shí)，使得電池也具有高導(dǎo)電率，高容量，性能優(yōu)越等優(yōu)勢。

實(shí)施例二

本申請實(shí)施例二提供一種石墨烯鋰離子電池組，如圖3和圖4所示，包括殼體1和若干并聯(lián)的石墨烯鋰離子電池單體2，所述電池單體2包括單體殼體3、電芯組件4和電解液5；所述單體殼體3上端設(shè)有殼體蓋6，所述電解液5和所述電芯組件4均位于所述單體殼體3與所述殼體蓋6組成的腔體內(nèi)；

所述電芯組件4包括正極極片41、本申請實(shí)施例1提供的負(fù)極極片42以及兩片鋰離子電池隔膜；

所述正極極片41包括正極鋁箔集流體411及雙面涂覆于所述正極鋁箔集流體411上的正極微孔材料層412；

鋰離子電池集流體的腐蝕行為是影響電池使用壽命和安全性的重要因素之一。鋰離子電池具有很寬的電壓窗口，傳統(tǒng)的鋰離子電池采用的正極活性材料如LiCoO₂、LiMnO₄和LiFePO₄的充放電平臺(tái)在3V以上，在此高電位下，正極集流體很容易發(fā)生氧化腐蝕而縮短電池的使用壽命，因此，鋰離子電池的正極集流體要具有很高的穩(wěn)定性。

本申請采用鋁箔作為正極集流體，它具有電導(dǎo)率高，價(jià)格低廉的特點(diǎn)，并且通常在鋁的表面可以形成一層致密的氧化物鈍化膜，從而使得該正極鋁箔集流體的氧化的速率減慢。但是值得注意的是，這種在大氣中自發(fā)形成的鈍化膜厚度僅為0.4-5nm，所以這種氧化膜的強(qiáng)度和耐腐蝕性能有限，在電池的長期使用過程中也會(huì)發(fā)生腐蝕溶解，形成的可行性三價(jià)鋁不僅會(huì)造成電解液的污染，還很可能在負(fù)極發(fā)生還原沉淀生成金屬鋁結(jié)晶，直接影響電池的使用壽命和安全性能。為了解決這個(gè)問題，本申請?zhí)峁┑氖╀囯x子電池采用不腐蝕的電解液和正極活性材料。

所述正極極片41與所述單體殼體3的側(cè)壁間設(shè)有間隔；

正極極片41與單體殼體3的側(cè)壁見設(shè)有間隔，采用雙面涂覆技術(shù)，將正極活性材料涂覆于正極鋁箔集流體411上，形成正極微孔材料層，能夠增大與電解液的接觸面積，相對(duì)減小集流體的體積，從而減小電池單體的體積。

所述負(fù)極極片42包括負(fù)極銅箔集流體421及上面涂覆于所述負(fù)極銅箔集流體421上的負(fù)極微孔材料層422；

銅箔作為鋰離子電池的負(fù)極集流體，在電池中既充電極活性材料的載體，又充當(dāng)負(fù)極電子流的收集和傳輸體。

所述負(fù)極極片42與所述單體殼體3的側(cè)壁間設(shè)有間隔；

負(fù)極極片42與單體殼體3的側(cè)壁間設(shè)有間隔，采用雙面涂覆技術(shù)，將負(fù)極活性材料涂覆于負(fù)極銅箔集流體上，形成負(fù)極微孔材料層，能夠增大與電解液的接觸面積，相對(duì)減小集流體的體積，從而減小電池單體的體積。

所述殼體蓋6分別設(shè)有與所述正極鋁箔集流體411連接的正極極柱61和與所述負(fù)極銅箔集流體421連接的負(fù)極極柱62；

兩片所述鋰離子電池隔膜間隔設(shè)置于所述正極極片41與所述負(fù)極極片42之間；

所述殼體蓋6上還設(shè)有出氣閥；所述出氣閥采用環(huán)氧樹脂密封；

所述單體殼體3采用鋁塑深沖成型。

另外，本申請實(shí)施例二提供的電池組采用的電解液5包括：60-65質(zhì)量份的二氟草酸硼酸鋰、30-35質(zhì)量份的三氟甲基磺酰亞胺鋰、10-15質(zhì)量份的碳酸乙烯亞乙酯、1-2質(zhì)量份的磺酸甘油以及1-3質(zhì)量份的硫酸乙烯酯。

當(dāng)電池的充放電平臺(tái)電壓較高時(shí)，正極集流體很容易發(fā)生氧化腐蝕而縮短電池的使用壽命，本申請的電解液中包括的二氟草酸硼酸鋰，使得電解液不會(huì)腐蝕正極。

另外，本申請采用的電解液5，能夠使電池的窗口電壓超過5V，且具有高電導(dǎo)率，硫酸乙烯酯的加入，能夠提高電池的低溫使用性能，磺酸甘油的加入能夠有效防止電解液沉淀，避免短路。由于本申請?zhí)峁┑碾姵亟M所包括的電池單體中，正極鋁箔集流體上涂覆的是以改性石墨為基體的活性材料，所以本申請中，電解液還充當(dāng)了電極活性材料的角色。

由上述技術(shù)方案可知，本申請實(shí)施例二提供一種石墨烯鋰離子電池組，所述電池組的電池單體采用本申請實(shí)施例一提供的方法制備得到的負(fù)極極片，并以摻雜硬碳的改性石墨為正極活性材料，采用高電壓、高電導(dǎo)率、不腐蝕且有利于低溫性能的電解液；具有容量大，充電速度快，壽命長，續(xù)航里程長，導(dǎo)電率高，低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)鋰離子電池容量低，危險(xiǎn)易污染，性能差的技術(shù)問題。

實(shí)施例三

在上述實(shí)施例二的基礎(chǔ)上，本申請實(shí)施例三提供另一種結(jié)構(gòu)的石墨烯鋰離子電池組，如圖5和圖6所示，殼體1底部貼合設(shè)置有加熱套11；所述加熱套11用于加熱所述石墨烯鋰離子電池組；

所述加熱套11包括固定板111和若干半導(dǎo)體加熱件112；所述半導(dǎo)體加熱件112固定嵌于所述固定板111上；

所述殼體1外側(cè)設(shè)有逆變器12；所述半導(dǎo)體加熱件112與所述石墨烯鋰離子電池組通過所述逆變器12連接。

近年來，鋰離子電池在便攜電器及電動(dòng)啟程領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展迅速，然而，在使用溫度低于-20℃時(shí)，鋰離子電池并不能維持常溫條件下的性能。例如，在-40℃下，鋰離子電池放出的功率密度和能量密度分別是環(huán)境溫度條件下的1.25％和5％。盡管不同的鋰離子電池性能差異很大，但是在-20℃以下的低溫環(huán)境中，電池的性能均有明顯的惡化，相比較地，在0℃以上的環(huán)境中，電池至少能放出額定容量的80％以上。低溫環(huán)境下，鋰離子電池的輸出性能下降主要表現(xiàn)在有效容量的下降和放電電壓平臺(tái)的下降。

例如，當(dāng)鋰離子電池應(yīng)用于電動(dòng)汽車時(shí)，由于電動(dòng)汽車無可避免要在低溫環(huán)境下運(yùn)行，因此低溫性能差的鋰離子電池不僅不能滿足用戶的需求，還會(huì)給用戶帶來很大的不便甚至安全隱患。

為了解決上述技術(shù)問題，本申請實(shí)施例三提供的石墨烯鋰離子電池組結(jié)構(gòu)中，殼體1底部貼合設(shè)置有加熱套11；所述加熱套11用于加熱所述石墨烯鋰離子電池；

加熱套11所包括的半導(dǎo)體加熱件112不僅是很好的發(fā)熱體，還具有節(jié)能的效果。

需要說明的是，所述逆變器12的作用是將電池輸出的交流電轉(zhuǎn)換成直流電后，輸送給半導(dǎo)體加熱件112。半導(dǎo)體加熱件112所產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)給電池單體，提高電池單體當(dāng)前的溫度，從而保證電池的使用性能。

優(yōu)選地，所述殼體1內(nèi)側(cè)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與用電設(shè)備的處理器連接；所述溫度傳感器用于檢測所述電池單體所處的當(dāng)前環(huán)境溫度。

溫度傳感器將檢測到的電池單體所處的當(dāng)前環(huán)境溫度值傳送給處理器，當(dāng)該溫度值低于預(yù)設(shè)閾值時(shí)，處理器通過無線或有線連接的方式，控制半導(dǎo)體加熱件112與電池形成的回路的開閉，從而控制半導(dǎo)體加熱件112是否開始加熱。

實(shí)施例四

本申請實(shí)施例提供的石墨烯鋰離子電池采用的正極極片是采用圖7所示的方法制備而成的，具體為：

步驟S210：提供納米級(jí)石墨；

步驟S220：對(duì)所述納米級(jí)石墨進(jìn)行噴霧干燥處理，得到球狀改性石墨；

步驟S230：將所述改性石墨與硬碳按照8:(1-2)的質(zhì)量比混合均勻，得到正極活性材料；

步驟S240：將所述正極活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑按照92:4:4的質(zhì)量比混合，得到正極活性材料的漿料；將所述漿料雙面涂覆于正極鋁箔集流體上，經(jīng)輥壓及烘干處理，得到石墨烯鋰離子電池的正極極片。

可選地，所述噴霧干燥過程的進(jìn)口溫度為300℃，出口溫度為110℃。

由上述技術(shù)方案可知，本申請第二方面提供一種石墨烯鋰離子電池組，所述電池組的電池單體采用本申請第一方面提供的方法制備得到的負(fù)極極片，并以摻雜硬碳的改性石墨為正極活性材料，采用高電壓、高電導(dǎo)率、不腐蝕且有利于低溫性能的電解液；具有容量大，充電速度快，壽命長，續(xù)航里程長，導(dǎo)電率高，低溫性能好等優(yōu)點(diǎn)，解決了傳統(tǒng)鋰離子電池容量低，危險(xiǎn)易污染，性能差的技術(shù)問題。

本說明書中各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。