[发明专利]一种防爆石墨烯电池

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及的是，一种防爆石墨烯电池。

背景技术

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。

中国实用新型专利说明书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。

发明内容

本发明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，本发明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4 KJ/（Kg•K）。

优选的，所述阻燃层比热容不低于5 KJ/（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。