[发明专利]一种基于碳纳米管膜的自加热电池及其制备方法

权利要求书

1.一种基于碳纳米管膜的自加热电池，该自加热电池包括电池外壳、设置于所述电池外壳中的极片组和柔性碳纳米管膜(1)，所述柔性碳纳米管膜(1)与极片组通过第一隔膜(2)相隔开；所述极片组包括正极片(3)、负极片(4)、第二隔膜(5)和电解质，所述第二隔膜(5)隔开所述正极片(3)和负极片(4)，所述电解质填充于所述正极片(3)、负极片(4)和第二隔膜(5)之间；所述正极片(3)设置有正极极耳(31)，所述负极片(4)设置有负极极耳(41)，所述柔性碳纳米管膜(1)设置有用于与所述正极极耳(31)相连的第一极耳(11)和用于与所述负极极耳(41)相连的第二极耳(12)。

2.根据权利要求1所述的自加热电池，其中，所述自加热电池包括多个极片组，所述柔性碳纳米管膜(1)位于相邻极片组之间、位于所述多个极片组的同一侧或位于多个极片组外周。

3.根据权利要求1所述的自加热电池，其中，所述极片组中的电解质为液态、半固态、准固态或全固态。

4.根据权利要求1所述的自加热电池，其中，所述正极片(3)包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，所述正极材料包括选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰三元材料和磷酸铁锂中的一种或多种，所述正极集流体为碳纳米管宏观膜；所述负极片(4)包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，所述负极材料包括选自钛酸锂、硫、硅、石墨、硅碳和铝粉中的一种或多种，负极集流体为碳纳米管宏观膜。

5.根据权利要求1所述的自加热电池，其中，所述柔性碳纳米管膜(1)的拉伸强度为10Pa-10000MPa，厚度为大于0至1000μm，电阻率为大于0至1000Ωm，面密度为大于0至100mg/cm²。

6.一种权利要求1-5中任意一项所述的自加热电池的制备方法，该制备方法包括：

将正极片与负极片放入电池外壳中，并通过第二隔膜将正极片与负极片隔开；

将柔性碳纳米管膜放入电池外壳中，并通过第一隔膜将柔性碳纳米管膜与相邻的正极片和/或负极片隔开；

将电解液加入所述电池外壳中。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述柔性碳纳米管膜的制备步骤包括：

将二茂铁和噻吩溶解到溶剂中，得到混合溶液；其中，该混合溶液中二茂铁的浓度为0.1-10mg/mL，噻吩的浓度为1-50μL/mL，所述溶剂包括甲醇和正己烷，甲醇与正己烷的体积比为(4-15)：1；

将所得混合溶液通入裂解炉中进行裂解反应，得到碳纳米管宏观体；其中，所述裂解反应的温度为1000-1400℃，时间为1-30min；

将碳纳米管宏观体通过拉伸的方式收集在通过润湿液进行表面润湿的基板上，其中，所述润湿液为5-50体积％的乙醇水溶液。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其中，所述正极片的制备步骤包括：

将正极集流体的正极极耳遮挡住，然后将正极浆料涂覆在正极集流体的表面，其中，所述正极浆料的涂覆厚度为1至500μm，面密度为1至30mg/cm²；所述正极浆料包括正极材料、粘结剂、导电剂和溶剂，以所述正极材料、粘结剂和导电剂的总重量为基准，所述粘结剂的比例为1-6重量％，导电剂的重量为1-10重量％；以正极浆料的重量为基准，正极浆料的固含量为40-80重量％；所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为选自碳黑、碳纳米管和石墨烯中的一种或多种，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；

将涂覆后的正极集流体进行干燥和辊压；其中，干燥的温度为100-160℃，时间为0.1-10h；辊压的压力为0.01-10T。