CN203351704U - 一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，由电芯12、圆柱钢壳14、盖帽10等组成，其中电芯12是由正极极片8、负极极片9和隔膜7卷绕在一起形成，正极极片8由正极集流体铝箔1、石墨烯涂层2、磷酸铁锂涂层3构成，负极极片9由负极集流体铜箔4、石墨烯涂层5、负极材料涂层6构成，圆柱钢壳14与电芯12之间填充有电解液13。正极极片8上焊接有正极极耳16，负极极片9上焊接有负极极耳17，本实用新型结构简单，制成的电池具有20C充电、40C放电的超高倍率特性，特别适合于混合动力电池或对高倍率放电有特殊要求的领域。

Description

一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池

技术领域：

    本实用新型涉及磷酸铁锂动力电池领域，具体涉及一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，特别适合于混合动力电池或对高倍率放电有特殊要求的领域。

背景技术：

混合动力汽车用动力锂电池，必须具有大倍率充放电能力。目前开发的混合动力汽车用单体电池通常以磷酸铁锂电池体系为主，主要考虑到磷酸铁锂电池的安全、长寿命等特性。为了得到具有大倍率充放特性的电池，电池内阻应尽可能小，即取决于正、负极材料、电解液、隔膜以及配合设计等。电池内阻包括欧姆内阻以及电化学极化和浓差极化造成的极化电阻。电池欧姆内阻是由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、装配等有关。极化电阻是电池正极、负极的电化学反应，以及离子扩散所造成的的浓差极化所引起的阻抗。提高电池大倍率充放电能力，必须尽可能地降低从上述三方面所引起的内阻。同时电池极片还必须具有高的导热能力，将大电流充放电时产生的热量从电池内部尽快导出，防止电池内部局部过热而造成电解液分解或隔膜破坏。

石墨烯是最近几年开发出的具有二维结构的单层片状结构的新型材料，具有极高的导热能力和导电能力。其导热系数高达5300 W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电阻率只约10^-6 Ω·cm，为目前电阻率最小的材料。石墨烯的电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此可以用来降低电池极片中的电阻，提高电池倍率放电能力，同时具有极高的导热能力，可以快速将电池内部产生的热量导出。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服上述已有技术的不足而提供一种结构简单，具有超高倍率充放电能力和快速导热能力，具有20C充电、40C放电的超高倍率特性的含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池。

本实用新型的目的可以通过如下措施来达到：一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，其包括圆柱钢壳，圆柱钢壳上设有盖帽，圆柱钢壳的上部设有正极绝缘片，下部设有负极绝缘片，圆柱钢壳内正极绝缘片与负极绝缘片之间设有设有电芯，电芯、圆柱钢壳、正极绝缘片与负极绝缘片之间构成填充有电解液的电解液腔3，其特征在于电芯由正极极片、负极极片和隔膜卷绕在一起形成，正极极片上设有正极极耳，正极极耳贴有极耳胶带，正极极耳穿过正极绝缘片与盖帽连接，负极极片上设有负极极耳，负极极耳贴有极耳胶带，负极极耳穿过负极绝缘片与圆柱钢壳连接，正极极片包括正极集流体铝箔，正极集流体铝箔外设有正极石墨烯涂层，正极石墨烯涂层外设有正极磷酸铁锂涂层，负极极片包括负极集流体铜箔，负极集流体铜箔外设有负极石墨烯涂层，负极石墨烯涂层外设有负极材料涂层。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的正极极耳的数量至少为3个。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的负极极耳的数量至少为3个。

为了进一步实现本实用新型的目的，所述的盖帽与圆柱钢壳之间设有塑料外圈。

本实用新型同已有技术相比可产生如下积极效果：本实用新型结构简单，在正负极片中都含有石墨烯涂层的磷酸铁锂圆柱电池，并具有超高倍率充放电能力和快速导热能力。其具有：1、电池具有较低的内阻；2、电池具有超高充放电倍率特性，可以满足20C充电、40C放电的快速充放电能力；3、电池具有快速导热能力，高倍率充放电过程中电池表面温度低于常规倍率型电池。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1的正极极片的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图1的负极极片的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为为图1的电芯的结构示意图。

    具体实施方式：下面结合附图对本实用新型的最佳实施方式做详细说明：

实施例：一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池（参见图1-图6），其包括圆柱钢壳14，圆柱钢壳14上连接盖帽10，盖帽10带有塑料外圈19，与圆柱钢壳14之间紧密密封，防止电解液泄露或进入空气。圆柱钢壳14的上部设有正极绝缘片11，下部设有负极绝缘片18 ，圆柱钢壳14内正极绝缘片11与负极绝缘片18之间设有设有电芯12，电芯12、圆柱钢壳14、正极绝缘片11与负极绝缘片18之间构成填充有电解液的电解液腔13。其中电芯12由正极极片8、负极极片9和隔膜7卷绕在一起形成（参见图6），正极极片8上不同位置焊接有三个或三个以上正极极耳16，并贴上极耳胶带15；正极极耳16穿过正极绝缘片11后与盖帽10连接，负极极片9上不同位置焊接三个或三个以上负极极耳17，并贴上极耳胶带15，负极极耳17穿过负极绝缘片18后连接于圆柱钢壳14底部。正极极片8（参见图2、图3）包括正极集流体铝箔1，正极集流体铝箔1外设有正极石墨烯涂层2，正极石墨烯涂层2外设有正极磷酸铁锂涂层3，负极极片9（参见图2、图3）包括负极集流体铜箔4，负极集流体铜箔4外设有负极石墨烯涂层5，负极石墨烯涂层5外设有负极材料涂层6。

Claims (4)

1.一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，其包括圆柱钢壳（14），圆柱钢壳（14）上设有盖帽（10），圆柱钢壳（14）的上部设有正极绝缘片（11），下部设有负极绝缘片（18），圆柱钢壳（14）内正极绝缘片（11）与负极绝缘片（18）之间设有设有电芯（12），电芯（12）、圆柱钢壳（14）、正极绝缘片（11）与负极绝缘片（18）之间构成填充有电解液的电解液腔（13），其特征在于电芯（12）由正极极片（8）、负极极片（9）和隔膜（7）卷绕在一起形成，正极极片（8）上设有正极极耳（16），正极极耳（16）贴有极耳胶带（15），正极极耳（16）穿过正极绝缘片（11）与盖帽（10）连接，负极极片（9）上设有负极极耳（17），负极极耳（17）贴有极耳胶带（15），负极极耳（17）穿过负极绝缘片（18）与圆柱钢壳（14）连接，正极极片（8）包括正极集流体铝箔（1），正极集流体铝箔（1）外设有正极石墨烯涂层（2），正极石墨烯涂层（2）外设有正极磷酸铁锂涂层（3），负极极片（9）包括负极集流体铜箔（4），负极集流体铜箔（4）外设有负极石墨烯涂层（5），负极石墨烯涂层（5）外设有负极材料涂层（6）。

2.根据权利要求1所述的一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，其特征在于所述的正极极耳（16）的数量至少为3个。

3.根据权利要求1所述的一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，其特征在于所述的负极极耳（17）的数量至少为3个。

4.根据权利要求1所述的一种含石墨烯涂层的超高倍率磷酸铁锂圆柱电池，其特征在于所述的盖帽（10）与圆柱钢壳（14）之间设有塑料外圈（19）。

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