[发明专利]一种军工用石墨烯电池

说明书

本发明公开了一种军工用石墨烯电池，其特征在于，其包括壳体，所述壳体包括外壳、中壳、内壳，所述外壳、中壳和内壳的横截面均为矩形，构成四棱柱，每个外壳、中壳和内壳均包括四个侧壁面，所述中壳是具有内夹层结构的隔膜体，其是将中壳板内冲压出内空的夹层结构，在夹层结构中填充有电解液层，在所述内壳内填充设置有高强度水泥，在所述中壳内壁与内壳的外壁之间填充设置有石墨烯负极材料，在所述外壳内壁与所述中壳外壁的之间填充设置有石墨烯正极材料。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种军工用石墨烯电池。

背景技术

随着人类社会的发展，人们对能源的需求量越来越大，煤、石油、天然气等化石能源依然是目前能源供应的主体，但化石能源是不可再生能源，化石能源的口益枯竭是人类社会发展面临的一大挑战。同时这些燃料也是环境污染的主要来源，寻找新型可再生的清洁能源成为当今世界的主旋律。化学电源替代原始的化石能源能够有效地缓解能源问题及环境污染问题，其中二次电源的发展有效地推进了化学电源的发展。随着电子器件的小型化，对多功能便携式的高容量电源的需求逐渐增大，铿离子电池由于其优良的性能脱颖而出，成为二次电源中的主要类型。

锂电池是采用了金属锂或其化合物的电池，在电池的正极、负极或电解质中采用了金属锂或其化合物，具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；锂电池通常包括锂金属电池和锂离子电池两大类。随着微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

石墨烯（Graphene）是一种纳米数量级的材料，具有高强度、高弹性和高导电性等性质，石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体，呈六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜。 但是如何提高其强度性以满足军工需求是需要解决的技术问题，且军人在野外训练对于电力需求比较大，其所用的军帽上的照明灯在夜间也需要保持电力充足，需要设置充电装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种军工用石墨烯电池。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种军工用石墨烯电池，其特征在于，其包括壳体，所述壳体包括外壳、中壳、内壳，所述外壳、中壳和内壳的横截面均为矩形，构成四棱柱，每个外壳、中壳和内壳均包括四个侧壁面，所述中壳是具有内夹层结构的隔膜体，其是将中壳板内冲压出内空的夹层结构，在夹层结构中填充有电解液层，在所述内壳内填充设置有高强度水泥，在所述中壳内壁与内壳的外壁之间填充设置有石墨烯负极材料，在所述外壳内壁与所述中壳外壁的之间填充设置有石墨烯正极材料；所述中壳的四个侧壁面的交界处通过多个沿着竖直方向间隔等间距设置的通孔相互连通，其内的电解液层能够在其内流通，每一对相邻的侧壁面的交界处沿着竖直方向的通孔数量为5-8个，且通孔横截面为圆形或椭圆形；在外壳与中壳、中壳与内壳的上下两端的连接处分别设置有多条等间距的加强肋，且在外壳与中壳之间的多条加强肋的个数大于中壳与内壳之间的多条加强肋的个数；

所述石墨烯负极材料制作成空心四棱柱状，所述石墨烯负极材料采用如下制备方法：S1.按重量份数计，取13份石墨、22份浓硫酸、5份浓磷酸、3份浓硝酸、6份过氯酸钾在150℃下反应3h，反应结束后将温度降到15℃ 以下，然后加入200份浓硫酸并控制温度在25℃以下，再继续加入13份高锰酸钾、逐滴加入11份质量分数为39％的双氧水，利用水浴控制温度在25℃下保持搅拌反应8h，反应结束后过滤，将滤留固体用去离子水和乙醇交替洗涤至中性得到氧化石墨烯；

S2.以重量份数计，取1份氧化石墨烯加入500份去离子水中，然后利用超声波分散剥离10h，再利用1600r/min离心去除沉淀物，然后将溶液浓缩到原体积的0.08倍，得到单层氧化石墨烯水溶液；