[发明专利]一种高能量高密度且快速充电的石墨烯电池

权利要求书

1.一种高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述石墨烯电池由正极(1)、隔膜层(2)、负极(3)构成；

所述正极包括正极集流层(11)、设在所述正极包括正极集流层(11)内侧表面的正极石墨烯导电层(12)、及设在所述正极石墨烯导电层(12)的正极活性层(13)；

所述正极石墨烯导电层(12)为石墨烯掺杂有碳纳米管，所述正极活性层(13)为磷酸铁锂-纳米银复合材料；

所述正极活性层(13)刷涂凝胶型电解液层(14)；

所述隔膜的厚度为10-25μm，所述隔膜(2)的一面紧贴于所述凝胶型电解液层(14)；

所述负极(3)包括负极集流层(31)、及设在所述负极集流层(31)内侧表面的负极活性层(32)；所述负极活性材料层(32)紧贴所述隔膜(13)的另一面；

所述负极活性层(32)为硅/炭-石墨烯。

2.根据权利要求1所述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述碳纳米管为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；所述碳纳米管的长度为0.1～30μm，直径为1～30nm。

3.根据权利要求2所述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述正极石墨烯导电层(12)中的所述碳纳米管是经过金属化改性，通过化学镀银形成碳纳米管-纳米银复合材料。

4.根据权利要求3所述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述碳纳米管-纳米银复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将所述碳纳米管放置于温度为60～140℃的65wt％浓硝酸和98.3wt％浓硫酸的混合酸中，并搅拌或超声分散作用2h，其中碳纳米管的浓度为2～30g/L；

步骤二，过滤碳纳米管，用去离子水反复冲洗，直至pH值为中性，最后在90～110℃温度下将碳纳米管烘干；

步骤三，将上一步骤的碳纳米管放置于浓度为0.5g～5g/L的分散剂水溶液中，超声分散5h，形成碳纳米管悬浮液；

步骤四，采用胶体钯一步敏化、活化法或者经过敏化、活化两步法对碳纳米管悬浮液进行敏化、活化处理，使得碳纳米管表面具有贵金属活化中心；

步骤五，贵金属活化中心的碳纳米管的表面通过化学镀法，在碳纳米管的表面和/或管径内镀纳米银，

步骤六，将化学镀银的碳纳米管用去离子水反复冲洗，直至pH值为中性，最后在90～110℃温度下烘干，形成碳纳米管-纳米银复合材料。

5.根据权利要求1所述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述凝胶型电解液层为非水电解液构成包括溶质和有机溶剂；所述溶质为六氟磷酸锂LiPF6或四氟硼酸锂LiBF4与有机溶剂构成；所述有机溶剂包含以下任意两种或两种以上物质混合：碳酸乙烯酯C3H4O3、碳酸丙烯酯C4H6O3、碳酸二甲酯C₃H₆O₃、碳酸甲乙酯C4H8O3、碳酸二乙酯C5H10O3。

6.根据权利要求1所述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，其特征在于，

所述正极活性层(13)为磷酸铁锂-纳米银复合材料，所述正极活性层(13)的厚度为5～15μm，所述磷酸铁锂-纳米银复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将磷酸铁锂、纳米银颗粒按照95:5～10的质量比放入球磨机中，球料质量比为5:1；

步骤二，将球磨机抽至真空后，并充入氮气；

步骤三，将磷酸铁锂、纳米银进行球磨，球磨时间2～10h；

所述纳米银颗粒的直径为25～50nm。