[实用新型]一种高纯铜基体石墨烯复合锂离子电池

说明书

本实用新型公开一种高纯铜基体石墨烯复合锂离子电池，包括高纯铜网片、电极填料、电解质填料、隔膜，高纯铜网片表面设有将表面划分为三部分的两条槽沟，高纯铜网片表面三部分分布多个网孔，电极填料紧密填充于高纯铜网片表面左右两部分的网孔内作为正极及负极，电解质填料紧密填充于高纯铜网片表面中间部分的网孔内，隔膜分布紧固设置于高纯铜网片表面的两条槽沟。本实用新型具有高性能容量、高导电性强、高倍率强，高强和快速的吸纳液态效果及高效循环性能，能满足快充慢放电的各种需求。

技术领域

本实用新型属于电化学能量存储技术领域，具体涉及一种高性能容量、高导电性强、高倍率强，高强和快速的吸纳液态效果及高效循环性能，能满足快充慢放电的各种需求的高纯铜基体石墨烯复合锂离子电池。

背景技术

随着科学技术的进展，新能源汽车、便携式电子设备的普及，对作为其能源的电池提出了更高的要求。锂离子电池相比传统的铅酸和镍金属氢化物电池，具有无记忆效应、比容量高、环境友好以及可快速充放电等优点，因此广泛用于储能电池。

石墨烯是一种新型功能碳材料，独特而完美的二维结构赋予了其超高的机械强度、导热导电性能及比表面积，用作锂离子电池负极材料时，不仅具有储锂活性，而且可以降低电荷转移电阻，增加锂离子扩散系数，并最终提高锂离子电池的充/放电性能。但是，传统的石墨烯锂离子电池电极制备工艺通常将石墨烯与导电剂、粘结剂以一定比例均匀混合成电极浆料，人工通过物理涂抹工艺涂覆在集流体表面。由于涂抹的浆料与集流体的物理性质不同，在电极制备时的加热固化及在电池在长期循环充/放电过程中的体积变化，往往因为活性物质与集流体之间结合不够紧密而脱落，并降低电极的循环充/放电寿命。当然，为了解决石墨烯电极活性物质浆料涂抹存在的不足，也有在集流体上采用电沉积法等物理或化学方法在集流体上自组装石墨烯电极活性物质，但也存在诸如制备条件苛刻、获得的石墨烯电极活性层较薄、比容量低，以及难以克服石墨烯电极活性层与集流体物理性质不同的难题，电池的循环性能差。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题及不足，提供了一种高性能容量、高导电性强、高倍率强，高强和快速的吸纳液态效果及高效循环性能，能满足快充慢放电的各种需求的高纯铜基体石墨烯复合锂离子电池。

本实用新型是这样实现的：包括高纯铜网片、电极填料、电解质填料、隔膜，所述高纯铜网片表面设置有将表面划分为三部分的两条槽沟，所述高纯铜网片表面的三部分分布有多个网孔，所述电极填料紧密填充于高纯铜网片表面左右两部分的网孔内作为正极及负极，所述电解质填料紧密填充于高纯铜网片表面中间部分的网孔内，所述隔膜分布紧固设置于高纯铜网片表面的两条槽沟。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本实用新型根据传统铅酸蓄电池的铅结构不稳定和脱落、氧化、充电慢、电流不足、污染大、不可回收等缺点，以及现有技术中石墨烯活性材料通过涂覆、电沉积法等物理或化学方法与集流体结合形成的电极缺陷，创造性的以免粘结剂的石墨烯混合活性材料填充于高纯铜网片的网孔内，不仅填充式结构物理连接更加牢固，而且通过石墨烯固有的机械柔性，可以避免现有技术中形成的石墨烯电极在制备过程因加热固化及电池在长期循环充/放电过程中热膨胀，而造成石墨烯活性物质层与集流体之间结合不够紧密而脱落，从而降低电极制备的合格率，且使电池内阻随循环次数迅速增大，影响电极的循环充/放电寿命。

2、本实用新型以石墨烯混合锂盐作为正极及负极的填充材料，既充分利用石墨烯具有远大于铜箔的比表面积，又利用网孔远大于平面的面积优势，可显著增加铜箔集流体与锂盐活性物质间的接触面积，从而降低锂盐活性物质与铜箔集流体之间的电荷转移界面内阻，增加锂离子的扩散系数，最终提高锂离子电池的充/放电性能；而且填充式的结构可显著增加活性物质的容量，从而增加电池的充电速度和减慢放电的速度及增加整体容量。