一種高密度石墨烯鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度石墨烯鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料。是一種由碳原子組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，是只有一個(gè)碳原子厚度的二維材料。石墨烯是已知的世上最薄、最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，高于碳納米管和金剛石，為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低，電子迀移的速度極快，因此被期待可用來(lái)發(fā)展更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管。
[0003]石墨烯是一種只有一個(gè)原子厚的二維碳膜，的確是一種令人驚訝的材料。石墨烯導(dǎo)電性強(qiáng)、可彎折、機(jī)械強(qiáng)度好，看起來(lái)頗有未來(lái)神奇材料的風(fēng)范。由于碳原子之間化學(xué)鍵的特性，石墨烯很頑強(qiáng)，可以彎曲到很大角度而不斷裂，還能抵抗很高的壓力。而因?yàn)橹挥幸粚釉樱娮拥倪\(yùn)動(dòng)被限制在一個(gè)平面上，為它帶來(lái)了全新的電學(xué)屬性。石墨烯在可見(jiàn)光下透明，但不透氣。這些特征使得它非常適合作為保護(hù)層和透明電子產(chǎn)品的原料。它是迄今為止世界上已知材料中最輕、最薄、最硬的韌性材料，具有高導(dǎo)電、高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱、高比表面積等特點(diǎn)。
[0004]石墨稀電池之所以充放電速度快、儲(chǔ)能大，就是利用了石墨稀材料的高比表面積、高導(dǎo)電特性，石墨烯材料的導(dǎo)電性能是銅的10至100倍。傳統(tǒng)鋰電池如果快速充放電，必然導(dǎo)致電流增大，而電流過(guò)大會(huì)引起電池發(fā)熱而縮短使用壽命，甚至引發(fā)爆炸。利用石墨烯的特性將其添加到鋰電池的正負(fù)極材料中，有望解決這一弊端。
[0005]鋰電池的工作過(guò)程，就是鋰離子從正極到負(fù)極往返擺動(dòng)的過(guò)程。把石墨烯添加到正極材料中，可以提高正極材料的導(dǎo)電能力，增加電池的放電倍率，加快電池的充放電速度。把石墨烯添加到負(fù)極材料中，則可以提高容納鋰離子的能力，增加儲(chǔ)電容量。
[0006]現(xiàn)有的普通鋰電池，能量?jī)?chǔ)存密度小，存儲(chǔ)的能量少，電極與電解液接觸表面的電阻高，電解液對(duì)電極材料的腐蝕性大，導(dǎo)電性差，使用壽命短，嚴(yán)重影響了鋰電池的推廣和應(yīng)用。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]( I)要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0008]本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有的普通鋰電池，能量?jī)?chǔ)存密度小，存儲(chǔ)的能量少的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高密度石墨烯鋰電池。
[0009](2)技術(shù)方案
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了這樣一種高密度石墨烯鋰電池，包括有隔膜、正極集流體導(dǎo)電層、石墨烯層1、石墨烯層I1、負(fù)極集流體導(dǎo)電層；
[0011]所述的隔膜、所述的正極集流體導(dǎo)電層、所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層均為條狀；所述的隔膜與所述的正極集流體導(dǎo)電層相連接，所述的正極集流體導(dǎo)電層設(shè)置在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜的中間位置上；所述的隔膜與所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層相連接；所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層覆蓋在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜的內(nèi)表面上；
[0012]在所述的正極集流體導(dǎo)電層上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層I，在所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層II ;所述的石墨烯層I與所述的石墨烯層II為水平平行設(shè)置。
[0013]工作原理:鋰電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱(chēng)。
[0014]鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌(習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示)。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”。
[0015]當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程)，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越尚O
[0016]在本實(shí)用新型中，在正極集流體導(dǎo)電層和負(fù)極集流體導(dǎo)電層上分別涂有石墨烯層I和石墨烯層II。石墨烯層I能夠提高正極集流體導(dǎo)電層的導(dǎo)電能力，增加鋰電池的放電倍率，加快鋰電池的充放電速度。石墨烯層II能夠提高負(fù)極集流體導(dǎo)電層容納鋰離子的能力，增加鋰電池的儲(chǔ)存容量。石墨烯層I和石墨烯層II還能夠降低鋰電池的電阻，同時(shí)還能夠增強(qiáng)正極集流體導(dǎo)電層和負(fù)極集流體導(dǎo)電層對(duì)電解液的耐腐蝕性能。
[0017](3)有益效果
[0018]本實(shí)用新型所提供的一種高密度石墨烯鋰電池，將石墨烯涂在導(dǎo)電層上，能夠降低鋰電池的電阻，提高導(dǎo)電層的導(dǎo)電性，能夠加大鋰電池的能量?jī)?chǔ)存密度，增加鋰電池的存儲(chǔ)容量，能夠增強(qiáng)導(dǎo)電層的耐腐蝕性，縮短鋰電池的充電時(shí)間，延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命，綠色環(huán)保，不含有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的主視圖剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]附圖中的標(biāo)記為:1-隔膜，2-正極集流體導(dǎo)電層，3-石墨烯層I，4-石墨烯層II，5-負(fù)極集流體導(dǎo)電層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0022]實(shí)施例1
[0023]一種高密度石墨烯鋰電池，如圖1所示，包括有隔膜1、正極集流體導(dǎo)電層2、石墨烯層I 3、石墨烯層II 4、負(fù)極集流體導(dǎo)電層5 ;所述的隔膜1、所述的正極集流體導(dǎo)電層2、所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層5均為條狀；所述的隔膜I與所述的正極集流體導(dǎo)電層2相連接，所述的正極集流體導(dǎo)電層2設(shè)置在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜I的中間位置上。
[0024]所述的隔膜I與所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層5相連接；所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層5覆蓋在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜I的內(nèi)表面上；在所述的正極集流體導(dǎo)電層2上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層I 3，在所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層5上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層II 4 ;所述的石墨烯層I 3與所述的石墨烯層II 4為水平平行設(shè)置。
[0025]工作原理:鋰電池以碳素材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極，沒(méi)有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。鋰離子電池是指以鋰離子嵌入化合物為正極材料電池的總稱(chēng)。
[0026]鋰離子電池的充放電過(guò)程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程。在鋰離子的嵌入和脫嵌過(guò)程中，同時(shí)伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的嵌入和脫嵌習(xí)慣上正極用嵌入或脫嵌表示，而負(fù)極用插入或脫插表示。在充放電過(guò)程中，鋰離子在正、負(fù)極之間往返嵌入/脫嵌和插入/脫插，被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”。
[0027]當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí)，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu)，它有很多微孔，達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)即我們使用電池的過(guò)程，嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出，又運(yùn)動(dòng)回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。
[0028]在本實(shí)用新型中，在正極集流體導(dǎo)電層2和負(fù)極集流體導(dǎo)電層5上分別涂有石墨烯層I 3和石墨烯層II 4。石墨烯層I 3能夠提高正極集流體導(dǎo)電層2的導(dǎo)電能力，增加鋰電池的放電倍率，加快鋰電池的充放電速度。石墨烯層II 4能夠提高負(fù)極集流體導(dǎo)電層5容納鋰離子的能力，增加鋰電池的儲(chǔ)存容量。石墨烯層I 3和石墨烯層II 4還能夠降低鋰電池的電阻，同時(shí)還能夠增強(qiáng)正極集流體導(dǎo)電層2和負(fù)極集流體導(dǎo)電層5對(duì)電解液的耐腐蝕性能。
[0029]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形、改進(jìn)及替代，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高密度石墨烯鋰電池，其特征在于，包括有隔膜(1)、正極集流體導(dǎo)電層(2)、石墨稀層I (3)、石墨稀層II (4)、負(fù)極集流體導(dǎo)電層(5)； 所述的隔膜(1)、所述的正極集流體導(dǎo)電層(2)、所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層(5)均為條狀；所述的隔膜(I)與所述的正極集流體導(dǎo)電層(2)相連接，所述的正極集流體導(dǎo)電層(2)設(shè)置在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜(I)的中間位置上；所述的隔膜(I)與所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層(5)相連接；所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層(5)覆蓋在對(duì)稱(chēng)折疊后的所述的隔膜(I)的內(nèi)表面上； 在所述的正極集流體導(dǎo)電層(2)上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層I (3)，在所述的負(fù)極集流體導(dǎo)電層(5)上間隔設(shè)置有所述的石墨烯層II (4);所述的石墨烯層I (3)與所述的石墨烯層II (4)為水平平行設(shè)置。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高密度石墨烯鋰電池。解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種高密度石墨烯鋰電池。提供了這樣一種高密度石墨烯鋰電池，包括有隔膜、正極集流體導(dǎo)電層、石墨烯層Ⅰ、石墨烯層Ⅱ、負(fù)極集流體導(dǎo)電層；隔膜與正極集流體導(dǎo)電層相連接，正極集流體導(dǎo)電層設(shè)置在對(duì)稱(chēng)折疊后的隔膜的中間位置上；隔膜與負(fù)極集流體導(dǎo)電層相連接；負(fù)極集流體導(dǎo)電層覆蓋在對(duì)稱(chēng)折疊后的隔膜的內(nèi)表面上；在正極集流體導(dǎo)電層上間隔設(shè)置有石墨烯層Ⅰ，在負(fù)極集流體導(dǎo)電層上間隔設(shè)置有石墨烯層Ⅱ。提供的一種高密度石墨烯鋰電池，能夠加大能量?jī)?chǔ)存密度，增加存儲(chǔ)容量，能夠增強(qiáng)耐腐蝕性，縮短充電時(shí)間，延長(zhǎng)使用壽命，綠色環(huán)保，不含有毒物質(zhì)。
【IPC分類(lèi)】H01M10-058, H01M4-62
【公開(kāi)號(hào)】CN204361191
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520069666
【發(fā)明人】王春茂, 付書(shū)順, 劉成美
【申請(qǐng)人】江西吉安杰能威科技有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日