[发明专利]一种石墨烯电池及其制备方法

说明书

本发明公开一种石墨烯电池及其制备方法，该石墨烯电池包括正极片、负极片、石墨烯改性隔膜、电解液与电池外壳，所述正极片以铝箔作为正极集流体，负极片以铜箔作为负极集流体，所述正极集流体上涂覆有改性正极材料，所述负极集流体上涂覆有负极材料；该石墨烯电池的制备方法包括石墨烯改性隔膜的制备方法与改性正极材料的制备方法。本发明通过石墨烯对锂离子电池隔膜进行改性，利用锂离子能够在石墨烯中快速传播的特性提升电池隔膜的性能，在不影响电池隔膜厚度的同时提升电池的充放电性能；本发明通过石墨烯材料对锂离子电池的正极材料进行包覆改性，提升锂离子电池正极材料的循环性能与电池的容量。

技术领域

本发明属于石墨烯电池技术领域，具体的，涉及一种石墨烯电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在电池的正极与负极之间快速移动来工作，锂离子电池由于其高容量的特性，是现代高性能电池的代表，在手机、笔记本电脑等物品中常使用，锂离子电池包括正负极、隔膜、电解液与外壳，隔膜将正负极片进行隔离，防止正负极片直接接触导致电池短路进而造成爆炸、起火等危害，其中隔膜在吸收电解液后，在其内部生成曲折贯通的微孔通道，从而电解液之中的锂离子可以通过微孔通道穿过隔膜，隔膜性能的优劣决定了电池的截面结构与内阻，进而对电池的容量、循环性能与充放电性能造成影响。

隔膜在实际应用中有这样的矛盾，为了保证锂离子电池的安全性能，隔膜需要有一定的厚度，保证隔膜具有良好的隔绝性能，但是厚度较大的隔膜会降低电池的能量密度，还会影响锂离子穿过隔膜的速度，因此有一些厂家会通过降低隔膜厚度来提升电池能量密度，但是厚度的降低会提升生产难度，易造成质量缺陷，使隔膜不能有效的隔离电池正负极，进而引发电池的短路与爆炸；同时锂离子电池正极是制约锂离子电池的关键因素之一，如何提高锂离子电池隔膜性能与锂离子电池的正极材料性能时提升锂离子电池性能的关键，为了解决这一问题，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯电池及其制备方法。

本发明需要解决的技术问题为：

1、现有技术中，为了保证锂离子电池隔膜的质量与安全性能，会提升电池隔膜的厚度，但是单纯提升隔膜的厚度导致锂离子穿过隔膜的速度减慢，从而直接影响电池的充放电性能，如何在不影响电池隔膜安全性能的同时提升锂离子穿越电池隔膜的速度，是现有技术需要解决的问题；

2、如何对锂离子电池的正极材料进行改性，防止锂离子电池正极与电解液之间直接接触发生副反应，导致锂离子电池在长期使用之后电池的循环势能与使用寿命明显下降。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种石墨烯电池，包括正极片、负极片、石墨烯改性隔膜、电解液与电池外壳，所述正极片以铝箔作为正极集流体，负极片以铜箔作为负极集流体，所述正极集流体上涂覆有改性正极材料，所述负极集流体上涂覆有负极材料。

步骤一：石墨烯改性隔膜的制备

S1：将海藻酸钠加入去离子水中搅拌形成具有一定粘度的透明胶状体，其中海藻酸钠与去离子水的质量比为1:20，再将聚乙烯醇与三乙胺加入其中，继续搅拌均匀，形成浸渍液，其中聚乙烯醇占浸渍液的质量分数为25％-40％，三乙胺作为催化剂引入浸渍液中，三乙胺占浸渍液的质量分数为0.05％-0.2％；

S2：先将浸渍液加入密封容器中，浸渍液的温度加热至45-55℃后，将基材膜完全浸入浸渍液，调节密封容器内气压稳定在1.2-1.3atm，加压浸渍处理20-25min后，采用浸渍提拉法将基材膜提出浸渍液，提拉速度为12-15cm/min，得到改性基材膜，加热与加压的目的均为使浸渍液快速的依附在基材膜的表面，由于步骤一中的浸渍液具有一定粘度，采用浸渍提拉法能够在基材膜表面形成一层薄膜；

S3：制备纳米氧化石墨；