一种基于安全防爆的石墨烯电池制造技术

本发明专利技术公开一种基于安全防爆的石墨烯电池，包括封盖、底座与电池单元盒，底座上安装有若干个电池单元盒，电池单元盒内安装有若干封装筒，所述封装筒内安装的电池为石墨烯电池，该石墨烯电池的负极片表面涂覆有改性负极材料。本发明专利技术通过通过电池之间的防护材料使电池的外壳在遇到剧烈冲击而出现形变时，电池能够得到良好的保护，降低燃烧爆炸的风险，同时本发明专利技术通过将氧化石墨烯进行热处理，在对氧化石墨烯进行还原的同时对多片层的氧化石墨烯再次进行剥离形成膨化的石墨结构，再在石墨片层之间嵌入锂电池负极材料，一方面减小锂电池负极材料表面包覆的石墨烯层数，一方面提升包覆效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于安全防爆的石墨烯电池
本专利技术属于石墨烯电池
，具体的，涉及一种基于安全防爆的石墨烯电池。
技术介绍
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的二维晶体结构，在实际操作中，由于工艺水平受限，石墨烯一般具有多层结构，石墨烯是目前发现的最薄、强度最大、导热与导电性能最佳的一种新型纳米材料，而石墨烯电池时一种利用锂离子在石墨烯表面与电极之间快速大量穿梭移动的特性所开发的一种新能源电池，石墨烯电池具有高存储能量密度，是传统铅酸电池的6-7倍，而且石墨烯电池的充能时间短，如果能够实现石墨烯电池的量产就能够对新能源汽车的发展带来新一轮的机遇。但是现有技术中石墨烯的制备方法主要为化学气相沉积法、微机械剥离法以及以石墨为原料，通过氧化插层-剥离-还原的方法，其中前两种方法效率低、成本高，无法适用于规模化生产，而最后一种方法所生产的石墨烯的质量较低，如何制备石墨烯并利用石墨烯改性锂电池负极材料时现在研究较多的课题，同时，石墨烯电池的安全性问题也是所有电池需要解决的问题，电池在受到剧烈冲击时由于防护外壳形变会对内部的电池造成挤压导致电池结构遭到破坏，影响电池的正常工作，严重时还会发生爆炸等安全事故，而且石墨烯电池在低温环境下以及高温环境下的工作效果不佳，为了解决这一问题，提供一种安全可靠的石墨烯电池，本专利技术提供了以下技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于安全防爆的石墨烯电池。本专利技术需要解决的技术问题为：1、如何利用石墨烯对锂电池负极材料进行包覆改性使石墨烯的包覆效果更佳；2、石墨烯电池在遭到强烈冲击的时候，其外壳结构会发生变形，外壳变形会对内部的电池结构在成破坏导致电池出现漏液无法正常工作的状况，严重时甚至会出现燃烧爆炸等危险事故。本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于安全防爆的石墨烯电池，包括封盖、底座与电池单元盒，底座上安装有若干个电池单元盒，电池单元盒内安装有若干封装筒；所述电池单元盒包括盒体、封装筒与密封盖，所述盒体为单面开口的筒状结构，盒体的内壁上设置有侧壁卡条与端部卡条，所述端部卡条与侧壁卡条均为软质橡胶材料制成，所述封装筒的外侧壁上设置有第一卡条、第二卡条与两个侧壁卡槽，所述第一卡条、第二卡条均为软质橡胶材料制成，第一卡条、第二卡条与两个侧壁卡槽相邻两者之间成90°，所述侧壁卡条为两个平行设置金属板，两个金属板之间的距离不小于侧壁卡条的厚度，且侧壁卡条的宽度小于侧壁卡条的宽度，侧壁卡条插入侧壁卡条的两个金属板之间，所述封装筒与盒体通过侧壁卡条与侧壁卡条固定相对位置；所述第二卡条上设置有T形槽，两个相邻的封装筒通过T形槽与第一卡条相互连接，所述端部卡条为两个分别设置在盒体内壁两端的卡条，其中一个与第二卡条结构相同，另一个与第一卡条结构相同，设置在盒体内两端的封装筒通过第二卡条以及第一卡条分别与端部卡条连接；所述盒体内注有固-液相变材料，所述端部卡条与侧壁卡条的底部均开有通孔，使液态状态的固-液相变材料在盒体内流通，所述密封盖与盒体通过螺栓固定连接；所述底座包括底板与隔板，所述底板上设置有若干平行设置的隔板，其中设置在底板两端的隔板上端设置有第一固定螺孔，所述隔板内铺设有管道，通过向管道内通入温度不同的导热液体来对温度进行调节；所述封盖上对应第一固定螺孔设置有第二固定螺孔；所述封装筒内安装的电池为石墨烯电池，该石墨烯电池的负极片表面涂覆有改性负极材料；所述改性负极材料的制备方法为：S1、制备氧化石墨烯乳液；S2、将上一步骤中得到的氧化石墨烯乳液过滤后，用甲醇与去离子水对氧化石墨烯交替冲洗6-8次后烘干；S3、烘干后的氧化石墨烯置于石英舟中，在2min内将加热温度提升至300-450℃后维持该温度加热15-20min，得到石墨烯，加热过程在惰性气体环境中进行；S4、将锂电池负极材料加入分散液中，其中分散液为N-甲基吡咯烷酮与去离子水的混合溶液，N-甲基吡咯烷酮与去离子水的体积比为1:1，搅拌均匀；S5、将S3步骤中得到的石墨烯加入上一步骤中得到的分散液中，采用600-900r/min的转速搅拌8-10min使石墨烯与锂电池负极材料均匀混合后超声处理30-35min；S6、将上一步骤中得到的产品过滤后得到中间产物，将中间产物加入球磨机中，再向球磨机中加入过滤时产生的滤液，滤液与中间产物干重的质量比为1:(5-5.5)，球磨机以220-300r/min的转速湿磨2-3h后在80-220℃的温度下干燥得到改性负极材料。作为本专利技术的进一步方案，所述相变材料为石蜡。作为本专利技术的进一步方案，相邻的所述隔板之间的底板上设置有限位凹槽，限位凹槽的形状与尺寸均与盒体的底面相同，限位凹槽的底面设置有一层橡胶层。作为本专利技术的进一步方案，所述封盖的一面上设置有若干排橡胶凸起，每一排橡胶凸起对应一个电池单元盒，当封盖与底座通过螺栓固定连接时，橡胶凸起压在电池单元盒上，固定电池单元盒。作为本专利技术的进一步方案，所述氧化石墨烯乳液的制备方法为：将石墨与硝酸钠混合均匀后加入质量比98％的浓硫酸中搅拌反应3-5min，然后向其中加入高锰酸钾，在不超过20℃的环境下连续搅拌反应1.5-2.5h，提高反应温度至35-40℃继续反应30min后向其中加入适量去离子水，提升温度至95-98℃，加热至溶液呈棕黄色，向其中加入质量比为30％的双氧水后超声4-6h得到氧化石墨烯乳液，其中石墨、硝酸钠、高锰酸钾的质量比为2:1:6，石墨、硝酸钠、高锰酸钾的总质量与浓硫酸的体积之比为1:5，浓硫酸与去离子水的体积比为1:2。本专利技术的有益效果：1、本专利技术通过相变材料作为石墨烯电池的散热材料，使电池能够保持在一个适宜的温度中工作，防止高温或低温以及大幅度的温度变化对电池工作效果的影响，同时通过电池之间的防护材料使电池的外壳在遇到剧烈冲击而出现形变时，电池能够得到良好的保护，降低燃烧爆炸的风险；2、本专利技术通过将氧化石墨烯进行热处理，在对氧化石墨烯进行还原的同时对多片层的氧化石墨烯再次进行剥离形成膨化的石墨结构，再在石墨片层之间嵌入锂电池负极材料，一方面减小锂电池负极材料表面包覆的石墨烯层数，一方面提升包覆效果。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细描述。图1是本专利技术的结构示意图；图2是底座的结构示意图；图3是电池单元盒的结构示意图；图4是电池单元盒的详细结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1：一种基于安全防爆的石墨烯电池，如图1所示，包括封盖3、底座2与电池单元盒1，底座2上安装有若干个电池单元盒1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于安全防爆的石墨烯电池，其特征在于，包括封盖(3)、底座(2)与电池单元盒(1)，底座(2)上安装有若干个电池单元盒(1)，电池单元盒内安装有若干封装筒(12)；/n所述电池单元盒包括盒体(11)、封装筒(12)与密封盖(15)，所述盒体(11)为单面开口的筒状结构，盒体(11)的内壁上设置有侧壁卡条(14)与端部卡条(13)，所述端部卡条(13)与侧壁卡条(14)均为软质橡胶材料制成，所述封装筒(12)的外侧壁上设置有第一卡条(19)、第二卡条(17)与两个侧壁卡槽(16)，所述第一卡条(19)、第二卡条(17)均为软质橡胶材料制成，第一卡条(19)、第二卡条(18)与两个侧壁卡槽(16)相邻两者之间成90°，所述侧壁卡条(16)为两个平行设置金属板，两个金属板之间的距离不小于侧壁卡条(14)的厚度，且侧壁卡条(16)的宽度小于侧壁卡条(14)的宽度，侧壁卡条(14)插入侧壁卡条(16)的两个金属板之间，所述封装筒(12)与盒体(11)通过侧壁卡条(16)与侧壁卡条(14)固定相对位置；/n所述第二卡条(17)上设置有T形槽(18)，两个相邻的封装筒(12)通过T形槽(18)与第一卡条(19)相互连接，所述端部卡条(13)为两个分别设置在盒体(11)内壁两端的卡条，其中一个与第二卡条(17)结构相同，另一个与第一卡条(19)结构相同，设置在盒体(11)内两端的封装筒(12)通过第二卡条(17)以及第一卡条(19)分别与端部卡条(13)连接；/n所述盒体(11)内注有固-液相变材料，所述端部卡条(13)与侧壁卡条(14)的底部均开有通孔，使液态状态的固-液相变材料在盒体(11)内流通，所述密封盖(15)与盒体(11)通过螺栓固定连接；/n所述底座(2)包括底板(21)与隔板(22)，所述底板(21)上设置有若干平行设置的隔板(22)，其中设置在底板(21)两端的隔板(22)上端设置有第一固定螺孔(23)，所述隔板(22)内铺设有管道(24)，管道(24)内通有温度可调节的导热液体；/n所述封盖(3)上对应第一固定螺孔(23)设置有第二固定螺孔(31)；/n所述封装筒(12)内安装的电池为石墨烯电池，该石墨烯电池的负极片表面涂覆有改性负极材料；/n所述改性负极材料的制备方法为：/nS1、制备氧化石墨烯乳液；/nS2、将上一步骤中得到的氧化石墨烯乳液过滤后，用甲醇与去离子水对氧化石墨烯交替冲洗6-8次后烘干；/nS3、烘干后的氧化石墨烯置于石英舟中，在2min内将加热温度提升至300-450℃后维持该温度加热15-20min，得到石墨烯，加热过程在惰性气体环境中进行；/nS4、将锂电池负极材料加入分散液中，其中分散液为N-甲基吡咯烷酮与去离子水的混合溶液，N-甲基吡咯烷酮与去离子水的体积比为1:1，搅拌均匀；/nS5、将S3步骤中得到的石墨烯加入上一步骤中得到的分散液中，采用600-900r/min的转速搅拌8-10min使石墨烯与锂电池负极材料均匀混合后超声处理30-35min；/nS6、将上一步骤中得到的产品过滤后得到中间产物，将中间产物加入球磨机中，再向球磨机中加入过滤时产生的滤液，滤液与中间产物干重的质量比为1:5-5.5，球磨机以220-300r/min的转速湿磨2-3h后在80-220℃的温度下干燥得到改性负极材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于安全防爆的石墨烯电池，其特征在于，包括封盖(3)、底座(2)与电池单元盒(1)，底座(2)上安装有若干个电池单元盒(1)，电池单元盒内安装有若干封装筒(12)；
所述电池单元盒包括盒体(11)、封装筒(12)与密封盖(15)，所述盒体(11)为单面开口的筒状结构，盒体(11)的内壁上设置有侧壁卡条(14)与端部卡条(13)，所述端部卡条(13)与侧壁卡条(14)均为软质橡胶材料制成，所述封装筒(12)的外侧壁上设置有第一卡条(19)、第二卡条(17)与两个侧壁卡槽(16)，所述第一卡条(19)、第二卡条(17)均为软质橡胶材料制成，第一卡条(19)、第二卡条(18)与两个侧壁卡槽(16)相邻两者之间成90°，所述侧壁卡条(16)为两个平行设置金属板，两个金属板之间的距离不小于侧壁卡条(14)的厚度，且侧壁卡条(16)的宽度小于侧壁卡条(14)的宽度，侧壁卡条(14)插入侧壁卡条(16)的两个金属板之间，所述封装筒(12)与盒体(11)通过侧壁卡条(16)与侧壁卡条(14)固定相对位置；
所述第二卡条(17)上设置有T形槽(18)，两个相邻的封装筒(12)通过T形槽(18)与第一卡条(19)相互连接，所述端部卡条(13)为两个分别设置在盒体(11)内壁两端的卡条，其中一个与第二卡条(17)结构相同，另一个与第一卡条(19)结构相同，设置在盒体(11)内两端的封装筒(12)通过第二卡条(17)以及第一卡条(19)分别与端部卡条(13)连接；
所述盒体(11)内注有固-液相变材料，所述端部卡条(13)与侧壁卡条(14)的底部均开有通孔，使液态状态的固-液相变材料在盒体(11)内流通，所述密封盖(15)与盒体(11)通过螺栓固定连接；
所述底座(2)包括底板(21)与隔板(22)，所述底板(21)上设置有若干平行设置的隔板(22)，其中设置在底板(21)两端的隔板(22)上端设置有第一固定螺孔(23)，所述隔板(22)内铺设有管道(24)，管道(24)内通有温度可调节的导热液体；
所述封盖(3)上对应第一固定螺孔(23)设置有第二固定螺孔(31)；
所述封装筒(12)内安装的电池为石墨烯电池，该石墨烯电池的负极片表面涂覆有改性负极材料；
所述改性负极材料的制备方法为：
S1、制备氧化石墨烯乳液；
S2、将上一步骤中得到的氧化石墨烯乳液过滤后，用甲醇与去离...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑笃初，
申请(专利权)人：杭州欣驰能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33