[发明专利]一种基于石墨烯涂层的电池极耳及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新能源电池技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯涂层的电池极耳及其制备方法。

背景技术

随着科技的发展，煤、石油、天燃气等不可再生资源不断被新能源电池所代替，如锂离子电池、钠离子电池、铝离子电池等。这种新能源电池，都是通过将化学能转化为电能的储能装置，且根据市场的发展需求和电池的结构发展，越来越多的新能源电池开始朝着更高容量，更快充电时间，更高输出功率的方向发展。这就要求，电池能承受的更高的充放电电流，但是随着充放电电流的提升，虽然电池的充电时间缩短了，输出功率更大，但是随之而来的电池安全性能降低。极耳作为电池与外界传输的载体，其导电性的大小直接影响到可承载电流的大小以及使用过程中产生热量的大小。常见的极耳材料有：铝、镍、铜镀镍等，这种金属材料的电阻依然比较大。为了增加极耳的负载电流能力，目前常见的做法有，增加极耳的宽度或者厚度，但是极耳的宽度增加了，会造成电芯卷绕是的直接增大，电芯的容量降低。另外，极耳的厚度加厚了，会造成极耳虚焊，增加了电芯的电阻。

有中国发明专利 CN104701481A提出一种《锂离子电池极耳及其制备方法》中，发明者描述了使用磁控溅射法将碳粉溅射到极耳上从而在极耳金属上形成一层碳层的极耳结构，这种发明可以有效提高极耳和集流体的导电性能，从而提高电池的倍率循环性能。但是，这种工艺技术，工艺复杂，生产周期长，制造成本高，不适于工业化应用。

为了实现更高电流从承载，现在的技术解决方法是加宽极耳或者加厚极耳，但是极耳的宽度增加了，会造成电芯卷绕是的直接增大，电芯的容量降低。极耳的厚度加厚了，会造成极耳虚焊，增加了电芯的电阻。现有的工艺技术效果不佳，且成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于石墨烯涂层的电池极耳及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种基于石墨烯涂层的电池极耳设置有极耳，所述极耳的上端面喷涂有石墨烯涂层；极耳的前端为使用端，极耳的尾端为焊接端，所述焊接端的下端插装在电池极片内部；

焊接端与极片的接触长度为1mm-30mm，在距离焊接端0.5mm-5mm的区域内分别设置有一排对称的中空圆孔。

进一步，所述石墨烯涂层的厚度为0.1um-10um。

进一步，所述石墨烯涂层使用的石墨烯为掺氮石墨烯，氮：碳元素重量比为0.01-0.05：1，片径尺寸为1um-100um，厚度为1nm-10nm。

进一步，所述中空圆孔根据极耳的中轴线可以是二等分、三等分、四等分、五等分、六等分或者更多等分；

中空圆孔半径为0.01mm-1mm，每个孔洞间距根据不同的极耳宽度和等分的多少而设置。

本发明的另一目的在于提供一种基于石墨烯涂层的电池极耳的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤一、先对极耳金属进行清洗；

步骤二、然后喷涂一层石墨烯涂层；

步骤三、然后再裁切成需要的极耳尺寸；

在步骤一种使用浓度为0.1-5％的稀盐酸溶液对极耳金属材料进行浸泡1min-30min，然后先用蒸馏水清洗，再用乙醇或者丙酮清洗，使用真空烘箱烘干，真空度为0.1Pa-200Pa条件，烘烤温度40-80℃，烘烤时间1min-60min。

进一步，所述石墨烯涂层的制备方法为：

步骤一、将掺氮石墨烯在有机溶剂中，并加入1％-5％的分散剂，超声处理，超声时间为1min-60min，超声功率为：300W-3000W；

步骤二、将粘结剂按照掺氮石墨烯∶粘结剂∶有机溶剂的质量比为1∶0.01-0.3∶10-100的比例加入到分散好的石墨烯有机溶液中，搅拌混合1min-30min；

步骤三、将配置好的石墨烯涂料，喷涂在极耳金属材料上的一面，使用真空烘箱烘干，真空度为0.1Pa-200Pa条件，烘烤温度60-200℃，烘烤时间10min-240min。

进一步，所述粘结剂为羧甲基纤维素、聚偏氟乙烯、氯丁胶中至少一种。

进一步，有机溶剂为乙醇、异丙醇、丙酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺中至少一种

进一步，分散剂为聚乙烯吡络烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠中至少一种。