一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]能源與環(huán)境是人類社會(huì)生存與發(fā)展的基本條件，是支撐國家建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是當(dāng)今全世界所面臨的相互矛盾的兩大難題。實(shí)現(xiàn)能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展是全人類的共同愿望與奮斗目標(biāo)。隨著傳統(tǒng)非可再生能源的不斷消耗和全球環(huán)境的日益惡化，開發(fā)利用新型綠色能源迫在眉睫。太陽能、風(fēng)能、海洋能、核能、生物質(zhì)能和氫能等都是在20世紀(jì)迅速發(fā)展起來的新型能源，它們在我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)領(lǐng)域都發(fā)揮著重大作用。然而為了進(jìn)一步提高能源的利用效率，就必須更好地實(shí)現(xiàn)能源的儲(chǔ)存與轉(zhuǎn)化，綠色電源是一種新型可再生能源，它能很好地實(shí)現(xiàn)能源的存儲(chǔ)、轉(zhuǎn)化與利用。其中以鋰二次電池為代表的新型綠色二次電池作為發(fā)展新型綠色能源技術(shù)，高能源轉(zhuǎn)化與利用效率的主力軍，隨著電子電動(dòng)工業(yè)的迅猛發(fā)展，正在被廣泛的開發(fā)與應(yīng)用。
[0003]鋰二次電池具有工作電壓高、比能量大、比功率大、循環(huán)性好、壽命長、自放電小、無記憶效應(yīng)以及環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前二次電池研發(fā)及應(yīng)用的熱點(diǎn)。鋰二次電池已被廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本、數(shù)碼產(chǎn)品等便攜式電子設(shè)備。近年來，鋰二次電池又開始朝大型化與微型化兩個(gè)方向發(fā)展:i)作為汽車、艦船、航天航空設(shè)備上的動(dòng)力電源和大型的電能儲(chǔ)備調(diào)峰系統(tǒng)電源；ii)應(yīng)用于智能卡、微型傳感器、微電子系統(tǒng)和納電子系統(tǒng)等電子器件中。
[0004]—般來說，常規(guī)鋰離子電池包含有機(jī)液體電解質(zhì)，有可能存在漏液、易燃、易爆等安全隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理、使用方便的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，它采用固態(tài)電解質(zhì)作為電解質(zhì)材料，形成固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)，負(fù)極采用石墨烯與鋰碳膜的配合，大大改善了鋰碳膜粘附效果不佳的問題，且它具有使用方便，操作簡單，實(shí)用性好，安全系數(shù)高，成本低廉等特點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:
[0007]本實(shí)用新型所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，包括正極、固態(tài)電解質(zhì)、負(fù)極和招包皮，所述正極包覆在固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)，所述負(fù)極包覆電解質(zhì)外層，包覆招包皮內(nèi)，所述正極與正極接柱相連，所述負(fù)極通過底部的負(fù)極連接塊與負(fù)極接柱相連，所述正極、固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極上端設(shè)置有密封層，所述負(fù)極包括采用鋰碳嵌入化合物制備的鋰碳膜和鋰碳膜外的石墨烯膜。
[0008]所述負(fù)極和鋁包皮之間設(shè)置有二氧化硅膜。
[0009]所述正極底部設(shè)置有絕緣塊，所述絕緣塊底部安置在負(fù)極連接塊上。
[0010]所述正極包括內(nèi)芯處的不銹鋼棒、粘合劑層和LiCoJii x02膜。
[0011]所述固態(tài)電解質(zhì)采用發(fā)泡體結(jié)構(gòu)，孔隙率不大于5ppi，所述固態(tài)電解質(zhì)采用聚四氟乙烯制成，孔隙內(nèi)采用氯酸鋰填滿。
[0012]采用上述結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型有益效果為:本實(shí)用新型采用固態(tài)電解質(zhì)，能夠解決了漏液、易燃、易爆等安全隱患，同時(shí)固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性、低的電子導(dǎo)電性和低活化能；采用鋰碳膜能夠利用其層狀結(jié)構(gòu)，更加有利于鋰離子的嵌入和脫出，同時(shí)有助于其與石墨烯的粘合效果；石墨烯膜具有膜層結(jié)構(gòu)牢固，同時(shí)以導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m.K，常溫下其電子迀移率超過15000cm2/V*s，而電阻率只約1Ω.πι有助于導(dǎo)電作用；且它具有使用方便，操作簡單，實(shí)用性好，安全系數(shù)高，成本低廉等特點(diǎn)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]附圖標(biāo)記說明:
[0015]1、正極；2、固態(tài)電解質(zhì)；3、負(fù)極；4、負(fù)極接柱；5、正極接柱；6、負(fù)極連接塊；7、不銹鋼棒；8、粘附層；9、LiC0.Nii X0J莫；10、鋰碳膜；11、石墨烯膜；12、二氧化硅膜；13、絕緣塊；14、鋁包皮；15、密封層。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。
[0017]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，包括正極1、固態(tài)電解質(zhì)2、負(fù)極3和鋁包皮14，所述正極1包覆在固態(tài)電解質(zhì)2內(nèi)，所述負(fù)極3包覆電解質(zhì)2外層，包覆鋁包皮14內(nèi)，所述正極1與正極接柱5相連，所述負(fù)極3通過底部的負(fù)極連接塊6與負(fù)極接柱4相連，所述正極1、固態(tài)電解質(zhì)2和負(fù)極3上端設(shè)置有密封層15，所述負(fù)極3包括采用鋰碳嵌入化合物制備的鋰碳膜10和鋰碳膜10外的石墨烯膜11。
[0018]所述負(fù)極3和鋁包皮14之間設(shè)置有二氧化硅膜12。
[0019]所述正極1底部設(shè)置有絕緣塊13，所述絕緣塊13底部安置在負(fù)極連接塊6上。
[0020]所述正極1包括內(nèi)芯處的不銹鋼棒7、粘合劑層8和LiCc^Nh x02膜9。
[0021]所述固態(tài)電解質(zhì)2采用發(fā)泡體結(jié)構(gòu)，孔隙率不大于5ppi，所述固態(tài)電解質(zhì)2采用聚四氟乙烯制成，孔隙內(nèi)采用氯酸鋰填滿。
[0022]本實(shí)用新型在使用時(shí)，米用固態(tài)電解質(zhì)，能夠解決了漏液、易燃、易爆等安全隱患，同時(shí)固態(tài)電解質(zhì)具有較高的離子導(dǎo)電性、低的電子導(dǎo)電性和低活化能；采用鋰碳膜能夠利用其層狀結(jié)構(gòu)，更加有利于鋰離子的嵌入和脫出，同時(shí)有助于其與石墨烯的粘合效果；石墨烯膜具有膜層結(jié)構(gòu)牢固，同時(shí)以導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/m.K，常溫下其電子迀移率超過15000cm2/V.s，而電阻率只約1Ω.πι有助于導(dǎo)電作用；采用LiCoJh X0J莫作為正極材料，使得結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性增加，從而改善電池的電化學(xué)性能；采用聚四氟乙烯和氯酸鋰組合，不僅保證了固態(tài)電解質(zhì)的鋰電子傳導(dǎo)作用，同時(shí)保留了聚合物電解質(zhì)的優(yōu)勢和氯酸鋰電解質(zhì)的特性，使得電解質(zhì)的傳導(dǎo)作用更加有效，穩(wěn)定性更佳。
[0023]本實(shí)用新型它采用固態(tài)電解質(zhì)作為電解質(zhì)材料，形成固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)，負(fù)極采用石墨烯與鋰碳膜的配合，大大改善了鋰碳膜粘附效果不佳的問題，且它具有使用方便，操作簡單，實(shí)用性好，安全系數(shù)高，成本低廉等特點(diǎn)。
[0024]以上所述僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施方式，故凡依本實(shí)用新型專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本實(shí)用新型專利申請范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，其特征在于:它包括正極(1)、固態(tài)電解質(zhì)(2 )、負(fù)極(3 )和鋁包皮(14 )，所述正極(1)包覆在固態(tài)電解質(zhì)(2 )內(nèi)，所述負(fù)極(3 )包覆電解質(zhì)(2 )外層，包覆鋁包皮(14)內(nèi)，所述正極(1)與正極接柱(5)相連，所述負(fù)極(3)通過底部的負(fù)極連接塊(6)與負(fù)極接柱(4)相連，所述正極(1)、固態(tài)電解質(zhì)(2)和負(fù)極(3)上端設(shè)置有密封層(15)，所述負(fù)極(3)包括采用鋰碳嵌入化合物制備的鋰碳膜(10)和鋰碳膜(10)外的石墨烯膜(11)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，其特征在于:所述負(fù)極(3)和鋁包皮(14)之間設(shè)置有二氧化硅膜(12)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，其特征在于:所述正極(1)底部設(shè)置有絕緣塊(13)，所述絕緣塊(13)底部安置在負(fù)極連接塊(6 )上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，其特征在于:所述正極(1)包括內(nèi)芯處的不銹鋼棒(7)、粘合劑層(8)和LiCoJii x02膜(9)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，其特征在于:所述固態(tài)電解質(zhì)(2)采用發(fā)泡體結(jié)構(gòu)，孔隙率不大于5ppi，所述固態(tài)電解質(zhì)(2)采用聚四氟乙烯制成，孔隙內(nèi)采用氯酸鋰填滿。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及鋰電池領(lǐng)域，具體涉及一種基于石墨烯內(nèi)襯的鋰電池，它包括正極、固態(tài)電解質(zhì)、負(fù)極和鋁包皮，所述正極包覆在固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)，所述負(fù)極包覆電解質(zhì)外層，包覆鋁包皮內(nèi)，所述正極與正極接柱相連，所述負(fù)極通過底部的負(fù)極連接塊與負(fù)極接柱相連，所述正極、固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極上端設(shè)置有密封層，所述負(fù)極包括鋰碳膜和鋰碳膜外的石墨烯膜。本實(shí)用新型它采用固態(tài)電解質(zhì)作為電解質(zhì)材料，形成固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)，負(fù)極采用石墨烯與鋰碳膜的配合，大大改善了鋰碳膜粘附效果不佳的問題。
【IPC分類】H01M10/0525, H01M4/62, H01M10/0565
【公開號】CN205004387
【申請?zhí)枴緾N201520569676
【發(fā)明人】詹炳輝
【申請人】深圳市科恩環(huán)保有限公司
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年8月2日