[实用新型]全固态石墨烯基薄膜锂电池

说明书

本实用新型提供了一种全固态石墨烯基薄膜锂电池，包括：电池单元，其包括：集电极基材以及依次形成在集电极基材上的石墨烯集电极薄膜、正极薄膜或负极薄膜、固态电解质薄膜、负极薄膜或正极薄膜、集电极基材薄膜、以及石墨烯集电极薄膜。利用集电极基材或集电极基材薄膜作为石墨烯集电极薄膜的附着基底，并利用石墨烯集电极薄膜作为电池单元的集电极，在两个石墨烯集电极薄膜之间依次形成正极薄膜或负极薄膜、固态电解质薄膜、负极薄膜或正极薄膜形成多层薄膜电池，各层薄膜材料之间无外来杂质，结合紧密，使得锂电池具有极好的界面结合性和协调性，降低了界面内阻，减小了接触面电阻，提高了电池的能量密度、比能量、比功率、能量效率和能量保持率。

技术领域

本实用新型涉及大规模储能、动力能源领域，特别是涉及全固态石墨烯基薄膜锂电池。

背景技术

现有的锂离子电池内部具有液态电解质，存在着易泄露、易腐蚀、使用寿命短、安全性差、可靠性低等问题，不能完全满足规模化工业储能在安全性方面的要求。以固体电解质替代液态电解液的全固态锂电池，有效的彻底解决了电池的安全性问题。面对新能源储能和智能电网等的需求，近年来具备高安全性的全固态锂电池备受关注。

然而，固态材料由于具有一定的刚性和强度，在组成电池时，不同固态材料的各个接触面不能完全达到紧密无间隙地完全贴合，使得全固态锂电池的接触面电阻非常高，从而显著降低了电池的性能，这导致全固态电池的能量密度、比能量、比功率、能量效率以及能量保持率均有限，目前的应用主要局限于小型系统的电源，尚无法应用于大容量储能系统，这是全固态电池制造中难以克服的难题。

因此，如何改进全固态锂电池的电池结构，降低接触面电阻，提高电池的能量密度、比能量、比功率、能量效率以及能量保持率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是要提供一种至少部分地解决上述问题的全固态石墨烯基薄膜锂电池。

本实用新型一个进一步的目的是要改进全固态薄膜锂电池的电池结构，提供一种全固态石墨烯基薄膜锂电池，以降低接触面电阻，提高电池的能量密度、比能量、比功率、能量效率以及能量保持率。

本实用新型又一个进一步的目的是要实现全固态石墨烯基薄膜锂电池的升压和/或扩容。

本实用新型另一个进一步的目的是要简化全固态石墨烯基薄膜锂电池的制备方法，以实现工业化的大规模稳定生产。

本实用新型提供了一种全固态石墨烯基薄膜锂电池，包括电池单元，其包括：集电极基材以及依次形成在集电极基材上的石墨烯集电极薄膜、正极薄膜或负极薄膜、固态电解质薄膜、负极薄膜或正极薄膜、集电极基材薄膜、石墨烯集电极薄膜。

可选地，负极薄膜的厚度为1.5～1850μm。

可选地，固态电解质薄膜的厚度为1.5～1450μm。

可选地，正极薄膜的厚度为1.5～1250μm。

可选地，石墨烯集电极薄膜的厚度为0.5～100μm；且石墨烯集电极薄膜的方块电阻为0.3～100Ω/sq。

可选地，全固态石墨烯基薄膜锂电池还包括：封装保护薄膜，形成于电池单元的最外层的石墨烯集电极薄膜上；封装保护薄膜的厚度为9.5～1920μm。

可选地，电池单元为一个；且集电极基材由塑料、铜箔、铝箔或者碳纳米管制成；集电极基材薄膜由铜或铝通过溅射沉积而成；集电极基材薄膜的厚度为0.355～3.55nm。

可选地，电池单元为多个，且依次连续沉积排列，相邻电池单元串联连接或者并联连接；相邻的电池单元通过共用的集电极基材薄膜与石墨烯集电极薄膜相连；相邻的电池单元中，前一个形成的电池单元的集电极基材薄膜作为后一个形成的电池单元的集电极基材。