一种快充石墨烯锂电池移动电源的制作方法

文档序号:13427160阅读:342来源:国知局

本发明涉及移动电源技术领域,尤其是一种快充石墨烯电池移动电源。



背景技术:

能源和环境是人类社会保持可持续发展必须面对的两大严峻问题,而开发绿色、可再生清洁新能源是今后世界经济中最具决定性影响的技术领域之一。在新能源开发中,利用自然能如风能、潮汐能、太阳能等具有重要意义,然而这些能源作用过程是不连续的,要大规模利用这些自然能,需要有与之配套的能量储存器。电池尤其是二次电池,是一种具有高转化效率的能量存储与转换装置,且具有使用方便、安全、可靠等优点。近来,二次电池的发展和应用促进了风能、太阳能和潮汐能等可再生能源的发展和利用。

如今智能手机已经成为主流,超大触屏、丰富的多媒体、软件应用以及gps导航等一些高配硬件和软件功能已成为必备,在为手机增添更多操作乐趣的同时,他们也耗掉了大部分电量。手机电池的升级相对于手机功能的进步相对滞后,成为制约智能手机功能的一个障碍。从理论上来,一款智能手机功能越多,它的待机时间就越短,尤其是对于智能一体机而言,手机电池更是需要过硬的续航能力但现在的电池技术不足以支撑手机的长时间使用。所以,移动电源的使用越来越普及化和日常化,移动电源的市场前景广阔。

但目前市场上所有移动电源设备,动辄十个小时以上的充电时间,极大限制了它的推广应用。



技术实现要素:

为了克服现有技术的不足,本发明提出一种快充石墨烯锂电池移动电源,其目的是缩短现有锂电池的充电时间,满足人们使用要求。

为了解决上述的技术问题,本发明提出的基本技术方案为:一种快充石墨烯锂电池移动电源,包括移动电源外壳,该移动电源外壳内设置石墨烯锂离子电池,

石墨烯锂离子电池包括含有正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极活性层的正极板、含有负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性层的负极板、隔膜以及导电液;

其中,所述负极活性层为碳纳米管/石墨烯复合三维多孔结构材料;

所述正极活性层为纳米lifepo4/g复合材料;

所述导电液为包括占重2-3%石墨烯导电添加剂,该石墨烯导电添加剂包括石墨烯15-25份,聚丙烯腈纤维3-5份,分散剂5-8份,乙醇10-15份,碳化钛0.5份。

进一步的,所述碳纳米管/石墨烯复合三维多孔结构材料采用20层的石墨烯材料在反应腔中加入催化剂和惰性气体反应;然后通过气相沉积法制得,在制备过程中加热温度介于500-800℃。

本发明的有益效果是:

本发明的技术方案,在石墨烯锂离子电池的正、负集流体上涂覆活性层以及在电解液中添加石墨烯导电添加剂能够缩短充电时间,满足人们使用要求。

附图说明

图1为本发明本发明一种快充石墨烯锂电池移动电源。

具体实施方式

以下将结合附图1对本发明做进一步的说明,但不应以此来限制本发明的保护范围。

一种快充石墨烯锂电池移动电源,包括移动电源外壳100,该移动电源外壳100内设置石墨烯锂离子电池200,石墨烯锂离子电池200包括含有正极集流体2011和涂覆在正极集流体2011上的正极活性层2012的正极板201、含有负极集流体2021和涂覆在负极集流体2021上的负极活性层2022的负极板202、隔膜203以及导电液204。

其中,所述负极活性层2022为碳纳米管/石墨烯复合三维多孔结构材料;

所述正极活性层2012为纳米lifepo4/g复合材料;

所述导电液204为包括占重2-3%石墨烯导电添加剂,该石墨烯导电添加剂包括石墨烯15-25份,聚丙烯腈纤维3-5份,分散剂5-8份,乙醇10-15份,碳化钛0.5份。在本实施例中采用3%的占重。

详细的,较之传统锂离子电池,本发明的石墨烯锂电池移动电源通过添加石墨烯,能够极大的提高充电速度。

需要说明的是,所述碳纳米管/石墨烯复合三维多孔结构材料采用20层的石墨烯材料在反应腔中加入催化剂和惰性气体反应;然后通过气相沉积法制得,在制备过程中加热温度介于500-800℃。其详细如下:选取0.2g的石墨烯,于100℃烘箱中烘干;选取20mg的二茂铁,于80℃烘箱中烘干;将干燥后的二茂铁与石墨烯分别置于反应腔的前端与中心区,抽真空使炉膛内绝对压力低于1kpa,通氮气至常压后再抽真空,重复此过程三次。开启微波前反应腔中先通入流动的氮气,以去除残留在反应腔内的氧气;用微波加热反应腔,当温度快速升至反应温度600℃时,打开气体流量瓶阀门,按照体积比为1∶4通入甲烷气体和氮气,总流量为100sccm。待反应10min后,关闭微波和甲烷气体,整个反应系统在氮气气氛下冷却至室温,得到碳纳米管/石墨烯复合负极材料。

在实施例中,所用的石墨烯为市场上常用的石墨烯。或者通过以下方法得到:首先进行石墨预氧化处理:将高纯石墨加入到混合溶液(k2s2o8:2.5g,p2o5:2.5g,h2so4:12ml)中,在80℃油浴中搅拌5h,待混合物冷却后加入1.0l去离子水,然后过滤、洗涤而除去产物中残留的酸等,置于60℃烘箱中干燥。

然后对预氧化的石墨进行氧化。将浓硫酸240ml加入到置于冰浴的1l烧杯中,几分钟后,将之前预氧化的石墨粉加入到冷却的浓硫酸中,然后缓慢逐步的加入30gkmno4,此过程要始终保持温度低于20℃,然后将混合物在35℃油浴中挽拌2h,再加入500ml去离子水。由于此过程中,水的加入会导致释放出大量的热,因此要在冰浴中进行搅拌2h,接着再加入1.4l去离子水和40ml的浓度为30%h2o2,溶液的颜色变为亮黄色,并且静置会出现分层,将上清液倒掉,再加入体积比1∶10为的盐酸水溶液(2ml)搅拌,除去金属离子,同样静置分层,倒掉上清液。最后加入2l的去离子水,将混合物转移至透析袋中进行透析,以除去产物中残留的酸和杂质。

最后,使用超声波粉碎机对氧化石墨聚料进行剥离,通过标定得到石墨炼浓液的浓度,然后加入适量的水合肼在90℃下回流2h,过滤、洗涤和冷干即可得到石墨稀粉体。

需要说明的是,lifepo4/g复合材料采用市场上现有的材料,或者采用如下方法制得:氧化石墨稀为原料,利用原位水热复合制备出该lifepo4/g复合材料,不仅改善了材料的导电性,而且实现了颗粒纳米化。即,配制体积比n,n-二甲基甲酰胺∶水=10∶1的混合溶液,混合均句后待用。称取20mg氧化石墨,在40ml混合溶液中超声2小时,直至完全分散均匀。称取1mmol氯化铁10ml溶于混合溶液中,缓慢滴入氧化石墨当中。加热至85℃挽拌1小时后,冷却至室温。称取1.5mmol抗坏血酸,和1.1mmollifepo4分别溶于10ml混合溶液中,边搅拌边缓慢滴入上述溶液中,充分搅拌1小时后,转移进入反应备,在175℃下进行水热反应20小时,冷却后过滤清洗黑色沉淀,得到lifepo4/g复合材料。

根据上述的技术方案制得的石墨烯锂离子电池200,做成的移动电源规格按18650型锂离子电池规格设计说明,但本发明并不受其限制,方形软包或钢壳或其他型号的圆柱形锂离子电池同样适用于本发明。移动电源的容量从1000~1000000mah可设计,充电电压从5v~220v,充电电流从1000~10000mah,放电电压为5~220v,放电电流:1000~50000mah。

具体的,在本实施例中,设置成18650锂离子移动电源进行测试。

实施例1:

采用上述的技术方案制得10c倍率型18650石墨烯锂离子电池200,单体容量2500mah,采用4颗电池串联形成容量为10000mah的移动电源。开发芯片充电电压为20v,充电电流为3000ma;放电采用5v,1000ma及5v2000两个接口。此移动电源的充满电时间约为30min。

实施例2:

采用上述的技术方案制得5c倍率型18650石墨烯锂离子电池200,单体容量3000mah,采用2颗电池串联形成容量为6000mah的电池组。开发芯片充电电压为20v,充电电流为3000ma;放电采用5v,1000ma及5v2000两个接口。此移动电源的充满电时间约为20min。

实施例3:

采用上述的技术方案制得10c倍率型18650石墨烯锂离子电池200,单体容量2500mah,采用1颗电池做为2500mah的电池组。开发芯片充电电压为20v,充电电流为3000ma;放电采用5v,1000ma及5v2000两个接口。此移动电源的充满电时间约为10min。

实施例4:

采用上述的技术方案制得5c倍率型18650石墨烯锂离子电池200,单体容量3000mah,采用2颗电池串联形成容量为6000mah的电池组。开发芯片充电电压为10v,充电电流为5000ma;放电采用5v,1000ma及5v2000两个接口。此移动电源的充满电时间约为25min。

实施例5:

采用上述的技术方案制得3c倍率型18650石墨烯锂离子电池200,单体容量3500mah,采用4颗电池串联形成容量为14000mah的电池组。开发芯片充电电压为20v,充电电流为5000ma;放电采用5v,1000ma及5v2000两个接口。此移动电源的充满电时间约为30min。

通过上述的测试表明,本发明的技术方案中,充电时间介于10-30分钟之间,与传统锂电池充电时间动则好几个小时相比,具有明显的效益,极大缩短了充电时间,满足了人们使用要求。

根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式,对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1