[发明专利]一种超薄型石墨烯锂离子单体电池及石墨烯锂离子电池组

权利要求书

1.一种超薄型石墨烯锂离子单体电池，其特征在于，由正极极片（11）、隔膜（13）及负极极片（14）层压后构成；

所述正极极片（11）包括正极铝箔集流体（111）及设在所述正极铝箔集流体（111）内侧表面的磷酸铁锂活性材料层（112）；

所述磷酸铁锂活性材料层（112）上刷涂凝胶型电解液，以形成电解液层（12）；

所述隔膜（13）的一面紧贴于所述电解液层（12）；

所述负极极片（14）包括负极铜箔集流体（141）及设在所述负极铜箔集流体（141）内侧表面的负极活性材料层（142）；所述负极活性材料层（142）是硅/炭-石墨烯复合材料；

所述负极活性材料层（142）紧贴所述隔膜（13）的另一面；

其中，还包括包覆层（15）；所述包覆层（15）包覆在所述单体电池外部；

其中，所述磷酸铁锂活性材料层的面密度小于5mg/cm²，压实密度大于3.5g/cm³；所述凝胶型电解液包括：35质量份的安全电解液、39质量份的三氟甲基磺酰亚胺离子液体、26质量份的聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸酯聚合物；所述安全电解液包括95质量份的常规电解液、3质量份的磷酸三苯酯和2质量份的甲基氟代丁基醚；所述常规电解液电解质为LiFP₆,有机溶剂由体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲基乙基酯和碳酸二乙酯组成，其中，电解质的浓度为1mol/L。

2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述硅/炭-石墨烯复合材料按照下述步骤制备而成：

将硅粉置于超细球磨机中，以水为介质，球料质量比为4:1，球磨10h，得到硅浆料；

将所述硅浆料与人造石墨、导电炭黑、乳化沥青按照65:20:5:10的质量比混合均匀，得到混合料；

对所述混合料进行喷雾干燥处理，得到球状颗粒；

将所述球状颗粒与氧化石墨烯按照2:1的质量比混合，1000r/min的转速下，搅拌2-3小时；

将搅拌后的所述球状颗粒与氧化石墨烯的混合物置于温度为900℃的氮气环境中烧结2小时，得到硅/炭-石墨烯复合材料。

3.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，采用喷雾干燥机对所述混合料进行喷雾干燥处理，进口温度为300℃，出口温度为110℃，雾化频率为250Hz。

4.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述包覆层（15）的成分为聚氯乙烯与聚丙乙烯的混合物；所述聚氯乙烯与聚丙乙烯的质量比为98:2。

5.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池的形状为扁平片状。

6.一种石墨烯锂离子电池组，其特征在于，包括：数个扁平片状的单体电池（1）；用于封装所述扁平片状的单体电池（1）的箱体（2）；

数个所述扁平片状的单体电池（1）依次排列在所述箱体（2）内；

所述箱体（2）包括箱体本体（21）和箱盖（22）；所述箱盖（22）设有正极极柱（221）、负极极柱（222）和出气阀（223）；

所述依次排列的单体电池（1）与所述箱盖（22）之间设有透气腔（23）；所述出气阀（223）与所述透气腔（23）连通；

相邻两个所述扁平片状的单体电池（1）之间设有隔离板（3）；所述隔离板（3）设有若干透气孔（31）；

所述扁平片状的单体电池（1）由正极极片（11）、隔膜（13）及负极极片（14）层压后构成；

所述正极极片（11）包括正极铝箔集流体（111）及设在所述正极铝箔集流体（111）内侧表面的磷酸铁锂活性材料层（112）；所述正极铝箔集流体（111）与所述正极极柱（221）连接；

所述磷酸铁锂活性材料层（112）上刷涂凝胶型电解液，以形成电解液层（12）；

所述隔膜（13）的一面紧贴于所述电解液层（12）；

所述负极极片（14）包括负极铜箔集流体（141）及设在所述负极铜箔集流体（141）内侧表面的负极活性材料层（142）；所述负极活性材料层的主要成分是硅/炭-石墨烯复合材料；所述负极铜箔集流体（141）与所述负极极柱（222）连接；

所述负极活性材料层（142）紧贴所述隔膜（13）的另一面；所述凝胶型电解液包括：35质量份的安全电解液、39质量份的三氟甲基磺酰亚胺离子液体、26质量份的聚乙烯乙二醇甲基丙烯酸酯聚合物；所述安全电解液包括95质量份的常规电解液、3质量份的磷酸三苯酯和2质量份的甲基氟代丁基醚；所述常规电解液电解质为LiFP₆,有机溶剂由体积比为1:1:1的碳酸乙烯酯、碳酸甲基乙基酯和碳酸二乙酯组成，其中，电解质的浓度为1mol/L。