一种石墨烯电池结构制造技术

本发明专利技术涉及电池技术领域，公开了一种石墨烯电池结构，包括两个呈柱状分布的微孔陶瓷基体，微孔陶瓷基体内设有若干电解液通孔、若干排气孔，微孔陶瓷基体内的微孔中填充有石墨烯颗粒，微孔陶瓷基体的顶面、底面、外侧面均设有绝缘层，两个微孔陶瓷基体的下端设有底座，底座上设有两个连接腔，两个连接腔之间设有介质通道，介质通道内设有微孔隔膜，其中一个微孔陶瓷基体的上端固定有正极板，另一个微孔陶瓷基体的上端固定有负极板，正极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的正极棒，负极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的负极棒，电解液通孔内填充有电解液。本发明专利技术具有散热性能好、排气性能好、充放电效率高的有益效果。

Structure of graphene battery

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯电池结构
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种石墨烯电池结构。
技术介绍
随着传统能源的污染日益严重，人们越来越追求清洁、无污染的能源，例如以前的汽车都是用汽油作为动力，汽油燃烧后产生的尾气污染空气，现在新能源汽车（电动汽车）也越来越普及。然而制约电动汽车最大的因素是蓄电池，目前电动汽车通常采用锂离子电池，锂离子电池具有重量轻、能源密度高等诸多优点，然而锂离子电池在使用过程中会发热，而且还会产生少量氢气和氧气，常见的手机内的锂电池长期使用后会发生鼓胀现象，臌胀就是因为锂电池长期使用产生气体导致的，鼓胀的锂电池继续使用容易发生爆炸；甚至氢气和氧气不及时排放出去容易导致电池自燃，目前一些新能源车上的电池自燃时，有一部分原因就是气体排放不出去以及散热不好导致的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的锂离子电池无法排放气体且散热不好的问题，提供了一种石墨烯电池结构，该种石墨烯电池能量密度高，散热排气性能好，使用更加安全。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种石墨烯电池结构，包括两个呈柱状分布的微孔陶瓷基体，所述微孔陶瓷基体内设有若干电解液通孔、若干排气孔，所述微孔陶瓷基体内的微孔中填充有石墨烯颗粒，所述微孔陶瓷基体的顶面、底面、外侧面均设有绝缘层，两个微孔陶瓷基体的下端设有底座，底座上设有两个连接腔，两个微孔陶瓷基体内的电解液通孔的下端分别与两个连接腔连通，两个连接腔之间设有介质通道，介质通道内设有微孔隔膜，其中一个微孔陶瓷基体的上端固定有正极板，另一个微孔陶瓷基体的上端固定有负极板，所述正极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的正极棒，所述负极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的负极棒，所述正极板、负极板上与排气孔的对应处设有导气孔，所述的电解液通孔内填充有电解液。微孔陶瓷基体作为石墨烯电池的整体构架，微孔陶瓷基体稳定性好、导热散热性能好，微孔能通过气流、无法通过电解液；将石墨烯粉末填充到微孔陶瓷基体内，进一步增加微孔陶瓷基体的散热性能，电池使用过程中产生的气体通过微孔排入排气孔中，排出电池外部；同时电池充放电过程中产生的电子能沿着石墨烯粉末快速流动，石墨烯粉末促进了电子的流动（起到导电剂的作用），提高了充放电效率。作为优选，所述的微孔陶瓷基体呈正六棱柱状，微孔陶瓷基体的棱边中心处设有连接通孔，两个微孔陶瓷基体的相邻两个侧面的连接通孔内设有U形支架连接，U形支架的两端一一对应插入两个连接通孔内，所述U形支架的端部之间设有连接片，连接片的两端分别通过螺栓与U形支架的端部固定连接；两个微孔陶瓷基体之间设有绝缘隔离板。微孔陶瓷基体呈正六棱柱状，可以根据需要组装成大型电池，组装非常方便。作为优选，所述导气孔的内侧设有半透膜，半透膜的外侧设有防尘布，所述底座上的连接腔的底部设有与排气孔一一对应的密封柱，所述的密封柱一一对应伸入排气孔内将排气孔的下端封闭；所述密封柱的中心设有进气孔，所述通气孔的上端也设有半透膜。半透膜能透过空气而无法透过水分，密封柱将排气孔与底座上的连接腔完全隔离。作为优选，所述正极板、负极板的边缘处与连接孔的对应位置均设有避让缺口。避让缺口便于避让U形支架，微孔陶瓷基体可以通过U形支架快速连接、组合。作为优选，所述的正极棒、负极棒的横截面呈米字型；所述正极板、负极板的外侧面均设有两根导电柱，正极板上的两根导电柱之间、负极板上的两根导电柱之间均设有导电片，导电片的两端与导电柱固定连接，所述导电片的中间部位设有接线柱。米字型的正极棒、负极棒与电解液的接触面积显著增大。作为优选，所述导电柱的侧面设有若干散热凸筋。充放电过程中，导电柱上的电流较大，容易发热，散热凸筋为了增强导电柱的散热性能。作为优选，所述的正极板、正极棒均由LiCoO2或Li2MnO3或LiFePO4制成，所述负极板、负极棒由石墨制成。作为优选，所述的电解液为凝胶聚合物电解液，所述凝胶聚合物电解液中含有质量百分比为2.5-3.5%的石墨烯微粒，所述石墨烯微粒的粒度为5μm-50μm。石墨烯微粒能促进电解液散热，同时增强电子流速，提高充放电效率。作为优选，其特征是，所述微孔陶瓷基体的加工工艺如下：a、制备孔隙率为25%-35%、微孔孔径为20μm-50μm的微孔陶瓷基体，在微孔陶瓷基体上机械加工出若干电解液通孔、若干排气孔；将微孔陶瓷基体一端的电解液通孔、排气孔封闭，另一端注入高压水对微孔陶瓷基体内的微孔进行冲洗；b、将粒度为10μm-15μm的石墨烯粉末、亲水性表面活性剂加入水中，搅拌后形成石墨烯悬浮液，将微孔陶瓷基体一端的电解液通孔、排气孔封闭，另一端高压注入石墨烯悬浮液，直至微孔陶瓷基体的外侧面有石墨烯悬浮液溢出后停止，此时微孔内充满石墨烯悬浮液；将微孔陶瓷基体放入煅烧炉内在氩气保护下进行煅烧，煅烧温度为500℃-600℃，煅烧时间3-5分钟，取出后自然冷却；c、重复两次步骤b，此时微孔内填充有石墨烯颗粒，电解液通孔、排气孔的内壁形成厚度为10μm-15μm的石墨烯层；d、在微孔陶瓷基体的侧面、两个端面通过等离子溅射的方式制备绝缘层，绝缘层为氧化铝涂层。作为优选，所述的微孔陶瓷基体的外侧面装有超声波换能器。随着石墨烯颗粒的长期工作、氧化腐蚀等，石墨烯颗粒会松动并储存在微孔中，利用超声波震荡空化作用，防止微孔陶瓷基体内微孔中石墨烯颗粒团聚，保持电池的充放电效率。因此，本专利技术具有如下有益效果：（1）整体结构稳定、性能稳定；（2）使用过程中产生的气体能排出电池外，使用更加安全；（3）电池散热效果好；（4）整体充放电效率高。附图说明图1为本专利技术的一种结构示意图。图2为图1中A-A处剖视图。图3为正极板、负极板的内侧结构示意图。图4为微孔陶瓷基体的俯视图。图5为底座的内侧结构示意图。图6图5中B-B处剖视图。图7为U形支架的结构示意图。图8为三组微孔陶瓷基体的组合状态示意图。图9为在微孔陶瓷基体上安装超声波换能器的结构示意图。图中：微孔陶瓷基体1、电解液通孔2、若干排气孔3、底座4、连接腔5、介质通道50、微孔隔膜51、正极板6、负极板7、正极棒8、负极棒9、导气孔10、连接通孔11、U形支架12、连接片13、螺栓14、绝缘隔离板15、半透膜16、防尘布17、密封柱18、进气孔19、避让缺口20、导电柱21、导电片22、接线柱23、散热凸筋24、超声波换能器25。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述：如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示一种石墨烯电池结构，包括两个呈柱状分布的微孔陶瓷基体1，微孔陶瓷基体内设有若干电解液通孔2、若干排气孔3，微孔陶瓷基体1内的微孔中填充有石墨烯颗粒，微孔陶瓷基体1的顶面、底面、外侧面均设有绝缘层，两个微孔陶瓷基体1的下端设有底座4，底座上设有两个连接腔5，两个微孔陶瓷基体内的电解液通孔的下端分别与两个连接腔连通，两个连接腔5之间设有介质通道50，介质通道50内设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯电池结构，其特征是，包括两个呈柱状分布的微孔陶瓷基体，所述微孔陶瓷基体内设有若干电解液通孔、若干排气孔，所述微孔陶瓷基体内的微孔中填充有石墨烯颗粒，所述微孔陶瓷基体的顶面、底面、外侧面均设有绝缘层，两个微孔陶瓷基体的下端设有底座，底座上设有两个连接腔，两个微孔陶瓷基体内的电解液通孔的下端分别与两个连接腔连通，两个连接腔之间设有介质通道，介质通道内设有微孔隔膜，其中一个微孔陶瓷基体的上端固定有正极板，另一个微孔陶瓷基体的上端固定有负极板，所述正极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的正极棒，所述负极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的负极棒，所述正极板、负极板上与排气孔的对应处设有导气孔，所述的电解液通孔内填充有电解液。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯电池结构，其特征是，包括两个呈柱状分布的微孔陶瓷基体，所述微孔陶瓷基体内设有若干电解液通孔、若干排气孔，所述微孔陶瓷基体内的微孔中填充有石墨烯颗粒，所述微孔陶瓷基体的顶面、底面、外侧面均设有绝缘层，两个微孔陶瓷基体的下端设有底座，底座上设有两个连接腔，两个微孔陶瓷基体内的电解液通孔的下端分别与两个连接腔连通，两个连接腔之间设有介质通道，介质通道内设有微孔隔膜，其中一个微孔陶瓷基体的上端固定有正极板，另一个微孔陶瓷基体的上端固定有负极板，所述正极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的正极棒，所述负极板的下侧固定有与电解液通孔一一对应的负极棒，所述正极板、负极板上与排气孔的对应处设有导气孔，所述的电解液通孔内填充有电解液。


2.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池结构，其特征是，所述的微孔陶瓷基体呈正六棱柱状，微孔陶瓷基体的棱边中心处设有连接通孔，两个微孔陶瓷基体的相邻两个侧面的连接通孔内设有U形支架连接，U形支架的两端一一对应插入两个连接通孔内，所述U形支架的端部之间设有连接片，连接片的两端分别通过螺栓与U形支架的端部固定连接；两个微孔陶瓷基体之间设有绝缘隔离板。


3.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池结构，其特征是，所述导气孔的内侧设有半透膜，半透膜的外侧设有防尘布，所述底座上的连接腔的底部设有与排气孔一一对应的密封柱，所述的密封柱一一对应伸入排气孔内将排气孔的下端封闭；所述密封柱的中心设有进气孔，所述通气孔的上端也设有半透膜。


4.根据权利要求2所述的一种石墨烯电池结构，其特征是，所述正极板、负极板的边缘处与连接孔的对应位置均设有避让缺口。


5.根据权利要求1所述的一种石墨烯电池结构，其特征是，所述的正极棒、负极棒的横截面呈米字型；所述正极板、负极板的外侧面均设有两根导电柱，正极板上的两根导电柱之间、负极板上的两根导...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝根，於世华，钱卫星，
申请(专利权)人：杭州慈源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33