[发明专利]石墨烯金属动力电池

说明书

本发明为一种石墨烯金属动力电池，包括一正极、一负极、多个复合隔膜及一电池壳体的组合；其中该正极包含一正极活性材料和一正极集流体；该负极包含负极活性材料和负极集流体。该正极活性材料选自铝包覆镍钴锰酸锂或锂包覆镍钴铝的其中一项混合锰酸锂或烯硅包覆锰酸锂的其中一项，或石墨碳材与金属氧化物制成的复合材料；该正极集流体采用包覆硅三维石墨烯及苯环碳氢氯的铝箔；该负极活性材料选自石墨碳材或石墨碳材与金属氧化物制成的复合材料；该负极集流体采用包覆硅三维石墨烯及苯环碳氢氯的铜箔。藉此克服传统锂电池电压低、能量小、放电效率低，使用寿命短和安全性差、电池结构能不稳定的缺点，以及提高正极及负极耐热温度的功效。

技术领域

本发明为一种关于电池的技术领域，特别涉及一种石墨烯金属动力电池。

背景技术

目前市场上现有多种型态的电池，例如一次电池和二次充电电池。从组成的成分而言，有铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池、锂电池(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂)。各型式的电池可被应用在电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车。就储能而言，电池的容量小、功率低、效率低，因此需采用多块电池并联及/或串联起来以增加功率和容量，进而达到提高产品的可使用时间。

锂离子电池主要由电极、隔膜以及电解液构成。其中锂离子电池的正极活性材料主要有LiCoO₂、LiNiO₂、LiMn₂O₄以及LiFePO₄等；负极活性材料主要为碳材料如石墨等。传统电极的制作方法将电极活性材料颗粒与导电剂以及黏结剂混合在一起制成浆料然后涂覆于集流体表面，并热处理涂覆后的集流体制成电极。然而这种电极稳定性不高，致使锂离子电池充放电性能较差，此外，应用该电极的锂离子电池在较高温度下的循环过程中容量衰减较为严重。

其次由于每个电池都存在一定的差异，多个电池的组合会对电池性能产生影响，甚至降低电池的使用寿命及影响使用安全。现有技术中，单纯的锰酸锂电池、镍钴锰酸锂电池及其他锂离子电池应用在电动车、储能电池时，具有电压低、能量小、放电效率低，使用寿命短和安全性差、电池结构能不稳定等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯金属动力电池，用以克服传统的锂电池电压低、能量小、放电效率低，使用寿命短和安全性差、电池结构能不稳定等缺点。

本发明的目的在于提供一种石墨烯金属动力电池，其具有能够提高正极及负极耐热温度的功效。

为达到上述目的，本发明提出一种石墨烯金属动力电池，包括一正极、一负极、多个隔膜及一电池壳体的组合，该正极由一正极活性材料、一黏着剂、一导电剂和一正极集流体组成；该负极由负极材料，导电剂、增稠剂、黏着剂和负极集流体组成。

该正极活性材料选自铝包覆镍钴锰酸锂或锂包覆镍钴铝的其中一项混合锰酸锂或烯硅包覆锰酸锂的其中一项。该正极集流体采用包覆硅三维石墨烯的铝箔，或采用包覆硅三维石墨烯及苯环碳氢氯的铝箔。

该负极活性材料可采用人造石墨、还原氧化石墨、膨胀石墨、石墨烯以及他们的复合材料、硅、碳素、天然石墨、中间相碳微球、氧化还原石墨、膨胀石墨或硬碳等材料中一种或多种或其复合材料的石墨碳材，或选自上述石墨碳材中的一种或多种与金属氧化物制成复合材料。该负极集流体采用包覆硅三维石墨烯的铜箔，或采用包覆硅三维石墨烯及苯环碳氢氯的铜箔。

该正极的该黏着剂采用聚偏氟乙烯；该正极的该导电剂采用导电碳墨、石墨烯纳米碳管、导电石墨、紫铜粉、层状石墨及纳米碳纤维粉中的一种或多种。该负极的该黏结剂采用丁苯橡胶。

又该负极活性材料采用石墨碳材与金属氧化物制成的材料。其中金属氧化物选自铁(Fe)、锂(Li)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、铜(Cu)、锰(Mn)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、钫(Fr)或铯(Cs)的氧化物中的一种或多种。也可以单独采用石墨碳材作为负极活性材料。