[发明专利]一种高能量密度电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度电池，包括金属外壳、绝缘外套、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。采用上述结构的一种高能量密度电池及其制备方法，具有单体容量大、高比能量密度、低内阻、安全性好和易于批量生产的优点。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种高能量密度电池及其制备方法。

背景技术

提高能源利用率和开发利用可再生能源是建设资源节约型社会、实现可持续发展的基本要求，储能技术是提高能源利用率的有效解决方案。应用储能技术可以有效降低供电成本，促进可再生能源的应用，电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，其中电化学储能主要包括铅酸、锂离子等电池储能。

铅酸电池能量具有密度偏低(50wh/kg)、循环寿命较短、温度衰减高和产业链存在铅污染风险的缺点；锂离子电池具有安全性较差、使用条件有限制，高低温使用危险大和回收再利用困难等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高能量密度电池及其制备方法，具有单体容量大、高比能量密度、低内阻、安全性好和易于批量生产的优点。

为实现上述目的，本发明提供了一种高能量密度电池，包括金属外壳、绝缘外套、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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

一种高能量密度电池制备方法，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。

进一步的，一体成型集流体为锡黄铜或T3电解铜，表面镀镍处理，镀镍厚度之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。