一种防爆石墨烯电池制造技术

本发明专利技术提供一种防爆石墨烯电池，包括壳体、电芯，其特征在于，所述壳体防护层和阻燃层，所述防护层包含内承力层、过渡层、外承力层，所述阻燃层紧靠防护层且远离电芯的一侧。当电池内部热失控发生危险时，承力层受冲击而破裂，吸收一部分能量，再由过渡层的韧性吸收部分爆炸能量，过渡层在破碎后仍能与防护层粘结在一起而不发生脱落，外部阻燃层能有效降温，缓解内部膨胀，从而起到安全防护作用。

An explosion-proof graphene battery

【技术实现步骤摘要】
一种防爆石墨烯电池
本专利技术涉及电池领域，尤其涉及的是，一种防爆石墨烯电池。
技术介绍
锂电池是采用了金属锂或其化合物的电池，在电池的正极、负极或电解质中采用了金属锂或其化合物，具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；锂电池通常包括锂金属电池和锂离子电池两大类。随着微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。石墨烯（Graphene）是一种纳米数量级的材料，具有高强度、高弹性和高导电性等性质，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，呈六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，同等条件下断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，它几乎完全透明只吸收2.3%的光，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。但是，电池充放电或置于高温环境可能爆炸问题仍有待解决。中国技术专利说明书CN206259394U公开一种防爆石墨烯电池，该石墨烯电池由壳体和电芯组成，壳体有外壳和内壳，壳体上有通孔，内壳上有网状结构，通孔与网状结构错开排布，延长爆炸时内压的路径，起到泄压防爆的作用。但是开孔的设置使电解液泄露，防爆效果不佳。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无机-有机-无机多层保护层的防爆石墨烯电池，以解决上述存在的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种防爆石墨烯电池，包括壳体、电芯，其特征在于，所述壳体防护层和阻燃层，所述防护层包含内承力层、过渡层、外承力层，所述阻燃层紧靠防护层且远离电芯的一侧，所述壳体上设有相互绝缘的正极耳与负极耳，所述电芯置于壳体中，所述电芯具有正电极与负电极，所述正电极与所述正极耳连接，所述负电极与所述负极耳连接，所述正电极具有正电极片，所述正电极片上设置石墨烯材料。优选的，所述石墨烯为纳米级掺杂石墨烯材料，厚度为1-8层的石墨烯，氧原子与碳原子的元素比率为0.08～0.12，氮原子与碳原子的元素比率为不大于0.005。优选的，所述防护层内层为高强度无机材料，过渡层高韧性有机材料，外层防护层高强度无机材料。所述阻燃层比热容不低于4KJ/（Kg•K）。优选的，所述阻燃层比热容不低于5KJ/（Kg•K）。优选的，所述防护层、阻燃层设有凹凸图案化结构。优选的，防爆石墨烯电池的成型步骤：步骤1：极片制造。步骤2：制备壳体：内承力层、过渡层、外承力层。步骤3：在外承力层周围制备阻燃层。步骤4：电芯入壳。步骤5：电池成品。本专利技术提供一种防爆石墨烯电池，当电池内部热失控发生危险时，承力层受冲击而破裂，吸收一部分能量，再由过渡层的韧性吸收部分爆炸能量，过渡层在破碎后仍能与防护层粘结在一起而不发生脱落，外部阻燃层能有效降温，缓解内部膨胀，从而起到安全防护作用。附图说明图1为本专利技术一具体实施例的壳体结构示意图；图2为本专利技术一具体实施例的电芯结构示意图；图3为本专利技术又一具体实施例的内壳各层结构示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的电池制备方法的示意流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”“包括”以及语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。实施例一如图1-图2所示，本专利技术提供一种防潮充电桩，其包括：一种防爆石墨烯电池，包括壳体110、电芯120，其特征在于，所述壳体防护层150和阻燃层160，所述防护层包含内承力层151、过渡层152、外承力层153，所述阻燃层160紧靠防护层150且远离电芯120的一侧，所述壳体110上设有相互绝缘的正极耳131与负极耳141，所述电芯120置于壳体110中，所述电芯120具有正电极130与负电极140，所述正电极130与所述正极耳131连接，所述负电极140与所述负极耳141连接，所述正电极130具有正电极片132，所述正电极片132上设置石墨烯材料，所述负电极140具有负电极片142。所述正电极片上设置石墨烯材料，其中，所述石墨烯材料中包括石墨烯，如厚度为1至8层的石墨烯；石墨烯中的碳原子以sp2杂化方式存在，并在平面上形成六边形的蜂窝结构。理论厚度仅为0.35纳米，具有极好的结构特性，特别适合作为防爆石墨烯电池的材料使用。所述石墨烯中含有微量的含氧官能团及极少的氮原子构成，例如，所述石墨烯中氧原子与碳原子的元素比率为0.08～0.12，优选的0.08～0.10，含氧基团的含量较高而具有高分散性，高分散性的粉体有利于制备均匀的电极浆料，而如果含氧基团的含量过高，其导电性会变差。所述石墨烯中氮原子与碳原子的元素比率为不大于0.05，优选的，不大于0.002，氮掺杂石墨烯有利于在石墨烯表面诱导形成高的局域电荷及自选密度，从而提高其化学活性，但是大量的氮原子掺杂到石墨烯晶格中，会取代石墨烯的共轭结构，导电性会变差。所述石墨烯材料能有效提高石墨烯电池的电化学性能，，在满足5C（单位时间通过导体横截面的电荷量，1A等于1C/s）条件下，15分钟内可充满6000mAh，并实现快速充放电，而且可在-30~80℃环境下工作，循环寿命更高达4000次左右。所述壳体上穿设有极耳，极耳包括正极耳与负极耳；例如，所述壳体上穿设有相互绝缘的正极耳与负极耳；即极耳包括所述正极耳与所述负极耳，是防爆石墨烯电池产品的结构之一，用于从电芯中将正负极引出来。电池是分正负极的，极耳就是从电芯中将正负极引出来的金属导电体，可理解为电池正负两极的耳朵是在进行充放电时的接触点。这个接触点包括电池的壳体外表的铜片或接电片，还包括电池内部的连接体。例如，极耳设置金属材料，又如，极耳设置金属材料与胶片，例如，金属材料为金属带或金属片，其中，胶片是极耳上绝缘的部分，它的作用是电池或电芯封装时防止极耳的金属材料与电池或电芯铝的其他金属例如铝塑膜之间发生短路，优选的，电池或电芯封装时胶片通过加热与铝塑膜热熔密封粘合在一起防止漏液。例如，一个极耳是由两片胶片把金属带或金属片夹在中间。例如，所述极耳设置所述壳体内部的本体，以及从所述本体延伸外露于所述壳体的外表面的接触部，所述接触部用于与外部的用电设备或电路相接触。优选的，所述防护层内层为高强度无机材料，过渡层高韧性有机材料，外层防护层高强度无机材料。如可用材料内层承力层高强度有机玻璃、钢化玻璃材料，过渡层聚碳酸酯纤维、甲壳素纤维层，外层防护层高强度有机玻璃、钢化玻璃材料。所述防护层能形成坚硬外壳，承受内部巨大压力而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防爆石墨烯电池，包括壳体、电芯，其特征在于，所述壳体防护层和阻燃层，所述防护层包含内承力层、过渡层、外承力层，所述阻燃层紧靠防护层且远离电芯的一侧，所述壳体上设有相互绝缘的正极耳与负极耳，所述电芯置于壳体中，所述电芯具有正电极与负电极，所述正电极与所述正极耳连接，所述负电极与所述负极耳连接，所述正电极具有正电极片，所述正电极片上设置石墨烯材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种防爆石墨烯电池，包括壳体、电芯，其特征在于，所述壳体防护层和阻燃层，所述防护层包含内承力层、过渡层、外承力层，所述阻燃层紧靠防护层且远离电芯的一侧，所述壳体上设有相互绝缘的正极耳与负极耳，所述电芯置于壳体中，所述电芯具有正电极与负电极，所述正电极与所述正极耳连接，所述负电极与所述负极耳连接，所述正电极具有正电极片，所述正电极片上设置石墨烯材料。


2.根据权利要求1所述一种防爆石墨烯电池，其特征在于，所述石墨烯为纳米级掺杂石墨烯材料，厚度为1-8层的石墨烯，氧原子与碳原子的元素比率为0.08～0.12，氮原子与碳原子的元素比率为不大于0.005。


3.根据权利要求1所述一种防爆石墨烯电池，其特征在于，所述防护层内层为高强度无机材料，过...

【专利技术属性】
技术研发人员：石帅旗，
申请(专利权)人：安徽省聚科石墨烯科技股份公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34