[发明专利]一种高能量密度电池及其制备方法

权利要求书

1.一种高能量密度电池，包括金属外壳和绝缘外套，其特征在于：还包括两个一体成型集流体和若干叠加的电池电芯，所述电池电芯包括金属基材碳纳米膜第一电极、金属基材碳纳米膜第二电极、金属基材碳纳米膜夹层以及隔膜，所述金属基材碳纳米膜第一电极与金属基材碳纳米膜夹层之间和金属基材碳纳米膜夹层与金属基材碳纳米膜第二电极之间均设置有隔膜，所述金属基材碳纳米膜第一电极上设置有第一极耳，所述金属基材碳纳米膜第二电极上设置有第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别与两个一体成型集流体相连接。

2.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池，其特征在于：所述一体成型集流体包括导电电极和集流体，所述集流体上设置有导电电极，所述导电电极穿过所述金属外壳，所述导电电极上固定有绝缘垫片，所述绝缘垫片采用聚四氟乙烯材质，所述金属外壳顶部固定有泄压阀。

3.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池，其特征在于：所述隔膜采用PP或PE纤维无纺布隔膜，所述隔膜的厚度≤0.15mm。

4.根据权利要求1所述的一种高能量密度电池，其特征在于：金属基材碳纳米膜第一电极、金属基材碳纳米膜第二电极以及金属基材碳纳米膜夹层均采用泡沫金属基材，所述泡沫金属基材的厚度为1mm-2mm，所述泡沫金属基材表面设置有碳纳米膜，所述碳纳米膜厚度为0.1nm-100nm。

5.一种基于上述权利要求1-4任意一项所述的一种高能量密度电池制备方法，其特征在于：具体步骤如下，

步骤S1：制作一体成型集流体，一体成型集流体采用模具铸造或焊接或整体切削而成；

步骤S2：制作电池电芯，通过常温磁控气象沉积技术在泡沫金属基材表面生成碳纳米膜，泡沫金属基材通过裁剪和焊接极耳制成金属基材碳纳米膜第一电极和金属基材碳纳米膜第二电极，金属基材碳纳米膜板干燥处理后浸入电活性涂层浆料中进行浆料附着，将金属基材碳纳米膜第一电极、隔膜、金属基材碳纳米膜夹层、隔膜以及金属基材碳纳米膜第二电极依次紧密叠在一起，根据需要可叠加若干层，第一极耳和其中一个一体成型集流体相连接，第二极耳与另一个一体成型集流体相连接；

步骤S3：依次进行电池组装、绝缘检验、抽真空和电池激活。

6.根据权利要求5所述的一种高能量密度电池制备方法，其特征在于：一体成型集流体为锡黄铜或T3电解铜，表面镀镍处理，镀镍厚度≥0.01mm；导电电极为螺柱、板材等形式，导电电极横截面积为额定电流的二倍。

7.根据权利要求5所述的一种高能量密度电池制备方法，其特征在于：步骤S2中具体浆料附着过程如下，泡沫金属基材干燥处理后浸入电活性涂层浆料中并对浆料施加超声波震荡，5至10分钟后取出烘干，烘干温度＜85℃，重复上述过程至少两次。

8.根据权利要求7所述的一种高能量密度电池制备方法，其特征在于：电活性涂层浆料包括电活性涂层和粘结剂，且质量配比为电活性涂层65％-70％，粘结剂30％-35％，

电活性涂层中各成分质量配比：

电活性纳米金属粉末45％-55％；

纳米石墨25％-35％；

金属氧化物粉末2.5％-7.5％；

PTFE乳液2.5％-5％；

多羟基聚合物0.5％-1.5％；

粘结剂各成分质量配比：

羟丙基甲基纤维素1.5％-5％；

去离子水95％-98.5％。