[发明专利]一种石墨烯基全固体金属锂电池及其工作方法

说明书

本发明公开一种石墨烯基全固体金属锂电池,其包括正极、负极、固体电解质、隔膜和电池外壳。该电池的正极集流体采用LiFePO₄‑石墨烯基复合物，负极集流体采用金属锂，隔膜采用聚丙烯，固体电解质采用V₂S₅‑石墨烯基复合材料，其中所述的正极与固体电解质中间涂覆一层隔膜，负极与固体电解质中间也涂覆一层隔膜，以平行排列，收纳于电池外壳内，电池由插入袋式将正极，负极，隔膜和固体电解质层叠而成，正、负极的基板上有一凸起部分与引线相连形成导电极耳；本发明的石墨烯全固体金属锂电池降低了电池的内阻，有优越的电子电导率、锂离子转化率和金属锂的可充性，提高了电极固/固界面接触的稳定性；能量密度高，安全性强，适用于新能源汽车的动力电池。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体是一种石墨烯基全固体金属锂电池及其工作方法。

背景技术

随着电动汽车的突飞猛进的发展，动力电池的问题一直成为热点，解决动力电池的能量密度和安全性依然是首要问题，动力电池的创新性技术直接影响电动汽车的跨越性发展。普通的传统动力电池能量密度小，体积大，安全性差，内阻较高，这些都是由于电解液的低导电率、电极的低通导能力等原因。

动力电池作为电动汽车的核心零件，全固态锂电池虽然存在很大的技术优势，但是也存在上述的一些问题，不解决这些问题，全固态锂电池就不能够实现，也就不能得到推广应用。因此，为了解决全固态锂电池中固态电解质材料的离子电导率低、固/固界面接触性和稳定性差等问题，现提出一种石墨烯基全固体金属锂电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构的石墨烯基全固体金属锂电池，旨在解决全固态锂电池中固态电解质材料的离子电导率低、固/固界面接触性和稳定性差以及安全性等问题，通过改变正极、电解质以及结构来降低电池的内阻，提高电子电导率、锂离子转化率和金属锂的可充性、可逆性、循环性、寿命长，同时提高了电极与固体电解质固/固界面接触紧密度和稳定性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种石墨烯基全固体金属锂电池，包括正极LiFePO₄-石墨烯基复合物、第一隔膜聚丙烯、固体电解质V₂S₅-石墨烯基复合材料、第二隔膜聚丙烯、负极金属锂和电池外壳，所述电池外壳内设有正极LiFePO₄-石墨烯基复合物和负极金属锂，正极LiFePO₄-石墨烯基复合物和负极金属锂之间设有固体电解质V₂S₅-石墨烯基复合材料；所述正极LiFePO₄-石墨烯基复合物和固体电解质V₂S₅-石墨烯基复合材料之间涂覆有第一隔膜聚丙烯，固体电解质V₂S₅-石墨烯基复合材料和负极金属锂之间涂覆有第二隔膜聚丙烯。

所述正极LiFePO₄-石墨烯基复合物的顶端设有正极引线，负极金属锂的顶端设有负极引线，正极引线和负极引线分别作为正极和负极的导电极耳。

所述正极LiFePO₄-石墨烯基复合物、第一隔膜聚丙烯、固体电解质V₂S₅-石墨烯基复合材料、第二隔膜聚丙烯和负极金属锂依次紧密叠加，串联组成高电压单体或者并联组成高电流电池。