[實用新型]一種石墨烯方形鋰離子電池有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201721385336.X | 申請日： | 2017-10-25 |
| 公開（公告）號： | CN207504101U | 公開（公告）日： | 2018-06-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 張大偉 | 申請（專利權(quán)）人： | 凡邸（天津）環(huán)保科技有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/134 | 分類號： | H01M4/134;H01M2/18;H01M10/0587;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 廣州天河萬研知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44418 | 代理人： | 劉強;陳軒 |
| 地址： | 300000 天津市天津自貿(mào)試驗區(qū)(中心商務(wù)區(qū))*** | 國省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 隔膜 方形鋰離子電池 凹凸型結(jié)構(gòu) 本實用新型 電解液 負極片 石墨烯 負極活性材料層 電池活性物質(zhì) 充放電過程 單層石墨烯 電荷載流子 電解液溶液 負極集流體 階梯狀結(jié)構(gòu) 鋰離子電池 凹凸結(jié)構(gòu) 電池結(jié)構(gòu) 多個電池 方向設(shè)置 路徑方向 石墨烯層 體積變化 凸起間隔 循環(huán)性能 比容量 速率和 正極片 鋰金屬 卷繞 劣化 沉積 對流 遷移 釋放 流通 | ||
本實用新型公開了一種石墨烯方形鋰離子電池，是由多個電池結(jié)構(gòu)單元卷繞形成的，電池結(jié)構(gòu)單元包括正極片、隔膜、負極片組成，負極片的負極集流體和負極活性材料層之間還設(shè)置有由多個單層石墨烯構(gòu)成的階梯狀結(jié)構(gòu)的石墨烯層，隔膜呈凹槽與凸起間隔設(shè)置的凹凸型結(jié)構(gòu)；本實用新型的鋰離子電池，具有較高的比容量、電荷載流子遷移速率和循環(huán)性能，將隔膜設(shè)置凹凸型結(jié)構(gòu)可以滿足電池活性物質(zhì)在充放電過程中的體積變化，將凹凸結(jié)構(gòu)的方向設(shè)置成更有利于電解液流通的路徑方向，更有利于促進電解液的對流和其熱量的釋放，使得隔膜溫度更加均勻，還可以抑制鋰金屬的沉積和電解液溶液的劣化。
技術(shù)領(lǐng)域
本實用新型涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種石墨烯方形鋰離子電池。
背景技術(shù)
研究表明，鋰離子電池的負極材料中硅的嵌鋰電位低，比容量最高 (4200mAh.g-1)，遠大于石墨的理論容量；同時硅較石墨作為負極更為安全可靠，所以在業(yè)界范圍內(nèi)得到廣泛的研究。盡管硅的容量要高出碳十倍之多，由于巨大的體積效應(yīng)造成硅基負極材料在脫/嵌鋰過程中容量快速衰減，電極循環(huán)性能迅速下降，極大阻礙了其商業(yè)化的進程。
石墨烯室溫下具有較高的電荷載流子遷移率，超好的熱穩(wěn)定性及熱導(dǎo)電性，超高的楊氏模量，超大的理論比表面積。由于石墨烯具有獨特的性能，在能量儲存和轉(zhuǎn)換領(lǐng)域石墨烯材料具有較大的使用潛力。但是，如何將石墨烯應(yīng)用到鋰電池中，是需要解決的技術(shù)問題。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種石墨烯方形鋰離子電池，所述石墨烯方形鋰離子電池的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：
一種石墨烯方形鋰離子電池，其特征在于：所述電池是由多個電池結(jié)構(gòu)單元卷繞形成的，所述電池結(jié)構(gòu)單元包括正極片、隔膜、負極片組成，所述正極片包括正極集流體和正極活性材料層，所述正極活性材料層的材料為鋰金屬或鋰合金金屬材料，所述負極片包括負極集流體和負極活性材料層，所述負極活性材料層的材料為硅基復(fù)合負極材料，所述負極集流體與負極活性材料層之間還設(shè)置有石墨烯層，所述石墨烯層是由多個單層石墨烯構(gòu)成的階梯狀結(jié)構(gòu)，所述階梯狀結(jié)構(gòu)采用由負極集流體向負極活性材料層方向逐漸遞減的方式，所述電池結(jié)構(gòu)單元還包括分散在正極片與隔膜、隔膜與負極片之間的電解液，所述隔膜呈凹槽與凸起間隔設(shè)置的凹凸型結(jié)構(gòu)。
進一步的，所述隔膜的凹槽與凸起的方向是所述電池的卷繞方向垂直設(shè)置的。
進一步的，所述正極集流體為鋁箔，所述負極集流體為銅箔。
進一步的，所述電池還包括伸出電池結(jié)構(gòu)單元以外的正極端子和負極端子。
進一步的，所述正極端子與所述正極片的正極集流體相電連的，所述負極端子是與所述負極片的負極集流體相電連的。
本實用新型的鋰離子電池，用硅基復(fù)合材料作為負極材料，在硅基材料一側(cè)設(shè)置有具有較大比表面積的呈階梯狀結(jié)構(gòu)的石墨烯層，不但提供硅基材料體積變化的空間，還使得電池具有較高的比容量、電荷載流子遷移速率和循環(huán)性能，將隔膜設(shè)置凹凸型結(jié)構(gòu)可以滿足電池活性物質(zhì)在充放電過程中的體積變化，將凹凸結(jié)構(gòu)的方向設(shè)置成更有利于電解液流通的路徑方向，更有利于促進電解液的對流和其熱量的釋放，使得隔膜溫度更加均勻，還可以抑制鋰金屬的沉積和電解液溶液的劣化。
附圖說明
圖1為本實用新型鋰離子電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本實用新型電池結(jié)構(gòu)單元的分層結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本實用新型隔膜的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本實用新型負極片的結(jié)構(gòu)示意圖。
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