一种石墨烯辅助散热的电池的制作方法

本发明涉及储能领域，具体是一种石墨烯辅助散热的电池。

背景技术：

自18世纪工业革命开始，人类社会文明的发展强烈地依赖于化石燃料。化石能源的开采与使用带来了一系列环境问题：石油、煤炭等燃料燃烧所产生的so2、co2等有害气体会引发海洋酸化和全球变暖等问题，而产生的废渣、烟尘等也会对土地、水源及空气产生很大程度的污染，1952年发生的伦敦光化学烟雾事件就是一个典型的例子。在原油价格不断攀升、环境问题日趋严峻和能源需求日益增长的今天，面对重重矛盾，发展可持续性绿色能源已然成为当今我国乃至全世界各国的首要议题。尽管为了解决能源问题，各国提出并设计了包括风能、太阳能以及潮汐能等在内的各种清洁可再生能源技术并都在一定程度上得到发展。

在新能源的开发利用过程中，人们需要能量转换效率较高的化学储能装置。在众多化学电源中，锂离子电池由于具有能量密度高、使用寿命长、自放电程度小、无记忆效应及环保等诸多优势而受到了广泛的关注,近年来得到了长足发展。为了追求更高的能量密度以能够在市场竞争中胜出，锂电池厂商纷纷采用能量密度更高的电芯材料。但能量密度提高的同时，也会使得电池充放电过程中释放热量变多，在各种因素的诱导下发生热失控，进而导致自燃。

针对锂电池热失控的安全性问题，市场上出现了大量的锂电池热管理系统。但大多数是针对电池组的，而锂电池放热的主要部分在于电芯。也有直接在电芯周围填充石墨烯的，但石墨烯本身是高比表面积材料，直接用来填充宏观上会表现出多孔的性质，孔隙中包含大量互不流通的空气，反而不利于热量散失。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明的目的是提供一种石墨烯辅助散热的电池，以解决上述存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯辅助散热的电池,包括外壳、电芯、极耳，所述外壳内含电芯，所述电芯连接极耳，所述极耳通过外壳预留的孔探出，作为电池正负极。

一种石墨烯辅助散热的电池,所述电芯的正极极片背向隔膜的一侧涂有石墨烯膜，负极极片背向隔膜的测涂有石墨烯膜。

一种石墨烯辅助散热的电池,所述电芯由绝缘膜、正极极片、隔膜、负极极片组成，通过锂电池电芯叠片工艺制造，或通过锂电池电芯卷绕的工艺制造。

一种石墨烯辅助散热的电池,所述石墨烯膜厚度为300-500nm，导热系数为4000-5000w·m^-1·k^-1。

一种石墨烯辅助散热的电池,所述石墨烯膜的制备方法为：采用电雾化技术，将氧化石墨烯溶液喷涂到正极极片或负极极片上，然后在氮气气氛下用激光还原氧化石墨烯，或：采用电雾化技术，将石墨烯与乙基纤维素共悬浮液喷涂到正极极片或负极极片上，然后加热除去乙基纤维素。

本发明具有如下有益效果：

（1）散热效果极佳：本技术所述的石墨烯膜热导率高达4000-5000w·m^-1·k^-1，能够有效地把局部的热量散失，并迅速传导到极耳通过极耳散失热量。

（2）体积占用低：一层石墨烯膜的厚度仅300-500nm，对整个电芯厚度的影响控制在10μm以下，在有效散热的同时几乎不占用电池体积。

附图说明

图1是电池的整体结构图。

图2是电池的俯视图。

图3是单片极组的俯视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

如图1所示，一种石墨烯辅助散热的电池,包括外壳1、电芯2、正极极耳3、负极极耳4，所述外壳1内含电芯2，所述电芯2连接正极极耳3和负极极耳4，所述极耳通过外壳1预留的孔探出，作为电池正负极。

如图2所示，所述电芯2由绝缘膜5、正极极片6、隔膜7、负极极片8组成，由许多电芯单体叠放并联组成。正极极片6连接正极极耳3，负极极片8连接负极极耳4。

如图3所示，所述电芯2的正极极片6背向隔膜7的一侧涂有石墨烯膜9，负极极片8背向隔膜7的测涂有石墨烯膜9。所述石墨烯膜9平均厚度为400nm，局部差异在20nm以内，导热系数为4000w·m^-1·k^-1。

所述石墨烯膜9的制备方法为：采用电雾化技术，将氧化石墨烯溶液喷涂到正极极片6或负极极片8上，然后在氮气气氛下用激光还原氧化石墨烯。

技术特征：

1.一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,包括外壳、电芯、极耳，所述外壳内含电芯，所述电芯连接极耳，所述极耳通过外壳预留的孔探出，作为电池正负极，所述电芯由正极极片、负极极片、离子透过膜、绝缘膜组成。

2.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述电芯的正极极片背向隔膜的一侧涂有石墨烯膜，负极极片背向隔膜的测涂有石墨烯膜。

3.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述电芯由绝缘膜、正极极片、隔膜、负极极片组成，通过锂电池电芯叠片工艺制造。

4.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述电芯由绝缘膜、正极极片、隔膜、负极极片组成，通过锂电池电芯卷绕工艺制造。

5.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述石墨烯膜厚度为300-500nm，导热系数为4000-5000w·m^-1·k^-1。

6.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述石墨烯膜的制备方法为：采用电雾化技术，将氧化石墨烯溶液喷涂到正极极片或负极极片上，然后在氮气气氛下用激光还原氧化石墨烯。

7.根据权利要求1所述一种石墨烯辅助散热的电池，其特征在于,所述石墨烯膜的制备方法为：采用电雾化技术，将石墨烯与乙基纤维素共悬浮液喷涂到正极极片或负极极片上，然后加热除去乙基纤维素。

技术总结
本发明公开一种石墨烯辅助散热的电池，该石墨烯辅助散热的电池包括外壳、电芯、极耳。所述外壳内含电芯，所述电芯连接极耳，所述极耳通过外壳预留的孔探出，作为电池正负极。所述电芯由正极极片、负极极片、离子透过膜、绝缘膜组成。所述电芯由绝缘膜、正极极片、隔膜、负极极片组成，通过叠片或卷绕的工艺制造。所述电芯的正极极片背向隔膜的一侧涂有石墨烯膜，负极极片背向隔膜的测涂有石墨烯膜。所述石墨烯膜厚度为300‑500nm，导热系数为4000‑5000W·m‑1·K‑1。所述石墨烯膜的制备方法为：采用电雾化技术，将氧化石墨烯溶液喷涂到正极极片或负极极片上，然后在氮气气氛下用激光还原氧化石墨烯；或采用电雾化技术，将石墨烯与乙基纤维素共悬浮液喷涂到正极极片或负极极片上，然后加热除去乙基纤维素。该石墨烯辅助散热的电池，具有散热效果极佳、散热系统体积占用小的优点。

技术研发人员：石帅旗
受保护的技术使用者：安徽省聚科石墨烯科技股份公司
技术研发日：2019.10.24
技术公布日：2019.12.20