[发明专利]一种高能量高密度且快速充电的石墨烯电池

说明书

本发明公开了一种高能量高密度且快速充电的石墨烯电池，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(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，本发明的石墨烯电池具备高能量高密度且能快速充电等特点。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种高能量高密度且可快速充电的石墨烯电池。

背景技术

现有的普通锂电池，能量储存密度小，存储的能量少，电极与电解液接触表面的电阻高，电解液对电极材料的腐蚀性大，导电性差，使用寿命短，严重影响了锂电池的推广和应用。锂电池的快速充放电，必然导致电流增大，而电流过大会引起电池发热而缩短使用寿命，甚至引发爆炸。

磷酸铁锂无毒、无污染、安全性能好、价格便宜，寿命长等优点，成为了新一代锂离子电池的理想正极材料。磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。然而磷酸铁锂本身导电性差，锂离子扩散慢造成电池高倍率充放电时，实际比容量低，充电速率慢，续航能力短等缺点。

石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，自从被发现以来一直备受关注，它是迄今为止世界上已知材料中最轻、最薄、最硬的韧性材料，具有高导电、高强度、高导热、高比表面积等特点。石墨烯可广泛应用于汽车、移动设备、航空航天、新能源电池等领域。石墨烯超级电池可以解决新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术问题，提出一种高能量高密度且可快速充电的石墨烯电池，本发明采用如下技术方案：

一种高能量高密度且快速充电的石墨烯电池由正极(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。

进一步的，优选地，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。

进一步的，优选地，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。

上述的高能量高密度且快速充电的石墨烯电池中，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；