專利名稱：電池和包括所述電池的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電池技術，尤其涉及一種電池和包括所述電池的裝置。
背景技術：
便攜式的電子產品越來越多的出現(xiàn)在人們的日常生活中，例如手機、筆記本電腦、 IPAD等。這些便攜式的電子產品通常采用電池作為儲電裝置，為了使電子產品的性能(例 如，重量輕、體積小等性能)更加優(yōu)異，電池技術成為人們研究的熱點。在公告號CN2016^925U的中國專利中就公開了一種使用電池的筆記本電腦，參 考圖1，示出了所述中國專利中筆記本電腦一實施例的示意圖。如圖1所示，所述筆記本電 腦4包括電腦主體和電池3，所述電池3與電腦主體相互獨立，在對電池3進行充電時，將電 池3裝配于筆記本電腦4底座中的電池卡槽中，通過電源對電池3充電，所述筆記本電腦4 可依靠電池3所儲存的電量運行數(shù)小時。然而，在現(xiàn)有技術中，筆記本電腦中電池的重量會占據(jù)筆記本電腦重量的15%以 上，同時，由于電池具有一定的厚度，對制造超薄筆記本電腦造成較大的難度。不僅僅是筆記本電腦，對于其他便攜式電子產品而言，如何減小電池的體積，以提 高電子產品的便攜性是本領域技術人員亟待解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是提供一種體積較小的電池和使用所述電池的裝置。為解決上述問題，一種電池，包括電池外殼，位于電池外殼內至少一組電池組，所 述電池組包括正電極片，與正電極片相對設置的負電極片，填充于正電極片、負電極片、電 池外殼所圍成空間內的凝膠聚合物電解質。所述正電極片和負電極片的材料包括石墨烯。所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼之間填充有絕緣材料。所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼之間還填充有散熱材料。所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼之間還填充有阻燃材料。所述正電極片和負電極片的材料還包括鎳氧化合物、鋰離子導電聚合物、鐵離子 導電聚合物、導電劑、活性炭。所述正電極片和負電極片為長方形薄片，所述正電極片的端點處設置有正電極引 出端，所述負電極片在與所述正電極片同一邊的另一端點處設置有負電極引出端。所述正電極片和負電極片為長方形薄片，所述正電極片和負電極片在同一邊的兩 個端點處分別設置有一電極引出端。包括兩組以上電池組，電池組之間填充有絕緣隔膜。相應地，本發(fā)明提供一種包括所述電池的裝置，所述裝置包括裝置外殼，所述電池 的外殼為裝置外殼。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
1.電池采用凝膠聚合物電解質，可適用于不同形狀的電池外殼，使電池可集成于 具有不同形狀外殼的裝置中；2.電池采用石墨烯作為電極片的材料，石墨烯材質輕薄，減小了電池的體積和重 量；3.電池采用凝膠聚合物電解質、采用石墨烯作為電極片，可提高電池的使用壽 命；4.采用多正電極片、多負電極片的結構可以增加電池的容量。


圖1是現(xiàn)有技術中筆記本電腦一實施例的示意圖；圖2是本發(fā)明電池一實施例的示意圖；圖3是本發(fā)明電池另一實施例的示意圖；圖4是圖2所示正電極片、負電極片一實施例的示意圖；圖5是圖2所示正電極片、負電極片另一實施例的示意圖。
具體實施例方式如背景技術所描述的，現(xiàn)有技術中電池體積較大，并且電池和電子產品相互分離 造成電子產品的集成性較差，從而使電子產品不利于攜帶。針對上述問題本發(fā)明提供一種電池，所述電池采用超薄外殼，以減小電池體積；本 發(fā)明還提供一種使用所述電池的裝置，所述裝置具有外殼，所述裝置的外殼即為電池的外 殼，從而提高了裝置的集成性，進而提高了裝置的便攜性。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發(fā)明 的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以 采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限 制。
參考圖2示出了本發(fā)明電池一實施例的示意圖。所述電池包括電池外殼101、位于 電池外殼101內的第一電池組，所述第一電池組包括第一正電極片103，位于電池外殼101 內、且與第一正電極片103相對設置的第一負電極片105，所述第一正電極片103、第一負電 極片105和電池外殼101所圍成空間內填充有凝膠聚合物電解質107，其中，電池外殼101為厚度小于12mm的超薄外殼，通常通過注塑、沖壓方法形成，具體 地，所述外殼的材料可以使用ABS工程塑料、鈦合金、碳纖碳纖維材料或鎂鋁合金等。具有 超薄電池外殼的電池體積較小。所述第一正電極片103和第一負電極片105分別于連接電源的正極、負極，以對電 池進行充電。所述第一正電極片103和第一負電極片105的材料相同，主要包括石墨烯，還 包括鎳氧化物、鋰離子導電聚合物、鐵離子導電聚合物、導電劑、活性炭等。其中，石墨烯是近期引起研究人員較為關注的材料之一，單層的石墨烯只有 0. 335nm的厚度，實際應用中，可以通過對多個單層的石墨烯進行堆疊，以獲得微米級厚度 的正電極片或負電極片；此外，所述石墨烯為一種沒有能隙的半導體材料，其載流子遷移率為2X lOcm/V，比硅的載流子遷移率高100倍，并且所述石墨烯在室溫下具有微米級自由程 和相干長度，適合用于納米電路中；更進一步地，石墨烯具有導熱性較好(熱導率為3000W/ (πι·Κ))、比表面積Q630m/g)大、強度高(IlOGPa)的優(yōu)點?；谏鲜鰞?yōu)點，發(fā)明人將石墨 烯用作正電極片、負電極片的主要組成材料。發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用石墨烯作為電池正電極片、負電極片的材料，可使電池 的功率密度達到lOKw/kg，能量密度達到28. 5Wi/kg，最大比電容達到205F/g，同時，所述電 池經過1200次循環(huán)的充放電之后還保留有90%的比電容，也就是說所述電池具有較長的 循環(huán)壽命，進而可以避免過多廢棄電池所造成的環(huán)境污染問題。石墨烯材料輕薄，使用石墨烯作為電池正電極片、負電極片可以減小電池的體積。所述凝膠聚合物電解質107是將溶劑溶于基體而形成的一種電解質，具有室溫時 為凝膠、高溫時為溶膠的特性，實際應用中，可以按照不同的溶劑與基體的比例，獲得符合 設計需求的電導率、粘度以及溶膠和凝膠轉變溫度等參數(shù)。所述凝膠聚合物電解質107具 有液體電解質電導率高、界面能低的優(yōu)點，同時還具有固體電解質長程穩(wěn)定性好的優(yōu)點。本 實施例中，所述凝膠聚合物電解質107為聚烯烴多孔膜，參雜少量堿金屬鹽。由于凝膠聚合物電解質107在未使用時為凝膠，呈固態(tài)，所以凝膠聚合物電解質 107可適用于不同形狀的電池外殼，因此，電池可集成于具有不同形狀外殼的裝置中。同時，凝膠聚合電解質107泄露的可能性非常小，從而可以避免電解質泄露造成 的對外殼的傷害，優(yōu)于液態(tài)電解質。此外，發(fā)明人通過實驗發(fā)現(xiàn)，采用凝膠聚合物電解質107的電池在200次左右的循 環(huán)放電后，還可剩余82%以上的容量，也就是說凝膠聚合物電解質107可以使電池具有較 高的能量密度。那么，與其他電解質相比，電池使用較少量的凝膠聚合物電解質107，即可實 現(xiàn)同等的電池容量，從而可以減小電池的體積和重量。所述第一正電極片103和電池外殼 101之間、第一負電極片105和電池外殼101之間設置有填充物109，通常所述填充物109 為絕緣材料；較佳地，為了使使用電池的裝置不會因發(fā)熱而無法正常運行，所述填充物109 還包括散熱材料，所述散熱材料通常為高散熱性高分子材料，具體地，包括體積百分比為 10 35%的混合碳纖維和體積百分比為1 20%的陶瓷。為了減小電池的重量，所述陶瓷 還可以他替換為其他材料，例如氧化鋁、氮化鋁、氮化硼、氮化硅等。通過使用散熱材料，可 以使電池在使用時具有更高的安全性；較佳地，所述填充物109還包括阻燃材料，所述阻燃材料包括阻燃玻璃纖維、無機 材料、阻燃劑、固體劑等，添加有阻燃材料的電池適用于諸如汽車等的大型設備上，具有遇 火不燃等的優(yōu)點；較佳地，所述填充物109還可以包括納米級氧化鈦，以達到增強抗紫外、光催化觸 媒的效果，還可以具有抗菌、保持空氣清潔的優(yōu)點；較佳地，所述填充物109還可以包括納米級氧化硅，以增稠抗腐蝕性；較佳地，所述填充物109還可以包括納米級氧化鋅，以增強強度、致密性、粘合性 和光潔度；較佳地，所述填充物109還可以包括納米抗菌材料，以實現(xiàn)抗菌和防霉的效果；較佳地，所述填充物109還可以包括納米級氧化鋁，增強耐磨和耐水的性能；
較佳地，所述填充物109還可以包括納米級氧化鎂，以增強防火性能。所述填充物109可使電池具有耐腐蝕、機械強度高、使用壽命長等的優(yōu)點。上述材料中的一種或多種混合在一起，形成填充物109。
參考圖3示出了本發(fā)明電池另一實施例的示意圖。所述電池包括電池外殼201、位 于所述電池外殼201內第一電池組，所述第一電池組包括第一正電極片203，位于所述電池 外殼201內、且與所述第一正電極片203相對設置的第一負電極片207，所述第一正電極片 203、第一負電極片207和電池外殼201所圍成空間內填充有凝膠聚合物電解質205 ；所述電池還包括位于電池外殼201內的第二電池組，所述第二電池組包括與第一 負電極片207相對設置的第二正電極片209，位于電池外殼201內、且與第二正電極片209 相對設置的第二負電極片213，所述第二正電極片209、第二負電極片213和電池外殼201 所圍成空間內填充有凝膠聚合物電解質211 ；所述第一正電極片203和電池外殼201之間、 第二負電極片213和電池外殼201之間設置有填充物202。所述第一電池組的第一負電極片207和第二電池組的第二正電極片209之間填充 有隔膜208，所述隔膜208為絕緣材料，使第一電池組和第二電池組絕緣。具體地，所述隔膜 208可以是聚偏氟乙烯，所述聚偏氟乙烯同時具有氟樹脂和通用樹脂的特性，具有耐化學腐 蝕性、耐高溫性、耐氧化性等優(yōu)點。需要說明的是，本發(fā)明還可以包括第三正電極片、第四正電極片......與第三正電極片相對設置的第三負電極片、與第四正電極片相對設置的第四負電極片......位于第三正電極片和第三負電極片之間的凝膠聚合物電解質、位于第四正電極片和第四負電極片之間的凝膠聚合物電解質......所述第二負極片和第三正極片之間設置有絕緣隔膜，所述第三負極片和第四負極片之間設置有絕緣隔膜。采用多正電極片、多負電極片的結構 可以增加電池的容量，本領域技術人員可以根據(jù)上述實施例，對本發(fā)明進行修改、替換和變 形。所述正電極片上設置有與電源正極相連的正電極引出端，所述負電極片上設置有 與電源負極相連的負電極引出端。參考圖4示出了本發(fā)明電池的正電極片、負電極片一實施例的示意圖。如圖4所 示，所述正電極片303和負電極片304為長方形薄片，正電極片303的端點處(如圖4為上 邊緣左側端點處)設置有正電極引出端301，負電極片304在與正電極片303同一邊(如圖 4為上邊緣右側端點處)的另一端點處設置有負電極引出端302。所述正電極引出端301 穿過電池外殼連接于電源正極，所述負極引出端302穿過電池外殼連接于電源負極。參考圖5示出了本發(fā)明正電極片、負電極片另一實施例的示意圖。如圖5所示，所 述正極片和負極片為長方形薄片，正電極片和負電極片的結構相同，在同一邊的兩個端點 (圖4為上邊緣左右兩個端點)分別設置有一電極引出端正電極引出端401、負電極引出 端402，在對電池充電時，電源的正極連接于正電極片的正電極引出端401，而空置正電極 片的負電極弓丨出端402 ；電源的負極連接于負電極片的負電極弓丨出端402，而空置負電極片 的正電極引出端401。需要說明的是，在圖4和圖5所示的正電極片、負電極片的實施例中，正電極片、負 電極片均為長方體，所述正電極引出端和負電極引出端位于正電極片、負電極片的寬邊的 端點上，但是本發(fā)明并不限制于此，還可以是長方體的長邊的端點上；此外，本發(fā)明也不限制正電極片、負電極片的形狀，還可以是扁的圓柱體等，本領域技術人員可以根據(jù)上述實施 例進行相應地變形、修改和替換。相應地，本發(fā)明還提供一種包括上述電池的裝置，例如筆記本電腦、汽車、手機等， 電池固定于裝置的外殼中，所裝置的外殼即為電池的外殼，由于電池采用凝膠聚合物電解 質，所述凝膠聚合物電解質在未使用時為凝膠，呈固態(tài)，所以凝膠聚合物電解質，因此電池 可適用于不同形狀的電池外殼(即裝置外殼)，電池可集成于具有不同形狀外殼的裝置中。本發(fā)明使用電池裝置的一實施例中，所述裝置為筆記本電腦，所述筆記本電腦包 括外殼，例如底座外殼。所述底座外殼即為電池外殼。所述電池的結構與圖2或圖3所示 的相同或其變形，在此不再贅述。所述底座外殼(電池外殼)的材料通常采用ABS工程塑 料，厚度在1. 8 2. 2mm的范圍內，厚度較小。此外，所述電池還可以設置于筆記本電腦的其他外殼中，例如蓋板外殼，這樣可以 提高使用電池的筆記本電腦的集成性，從而減小裝置體積。本發(fā)明包括電池裝置的另一實施例中，所述裝置為汽車，所述汽車包括外殼，例如 汽車前蓋板，所述汽車前蓋板即為電池外殼，所述汽車前蓋板(電池外殼)的材料為厚度在 4. 5 12mm的范圍內，厚度較小，從而減小了裝置的體積。上述實施例中，以汽車、筆記本電腦為例，但是本發(fā)明并不限制于此，還可以是手 機、IPAD等裝置，本領域技術人員可以根據(jù)上述實施例，對本發(fā)明進行相應地修改、替換或 變形。應該理解，此處的例子和實施例僅是示例性的，本領域技術人員可以在不背離本 申請和所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，做出各種修改和更正。
權利要求
1.一種電池，其特征在于，包括 電池外殼；位于電池外殼內至少一組電池組，所述電池組包括正電極片，與正電極片相對設置的 負電極片，填充于正電極片、負電極片、電池外殼所圍成空間內的凝膠聚合物電解質。
2.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述正電極片和負電極片的材料包括石墨火布。
3.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼 之間填充有絕緣材料。
4.如權利要求3所述的電池，其特征在于，所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼 之間還填充有散熱材料。
5.如權利要求3所述的電池，其特征在于，所述正電極片和外殼之間、負電極片和外殼 之間還填充有阻燃材料。
6.如權利要求2所述的電池，其特征在于，所述正電極片和負電極片的材料還包括鎳 氧化合物、鋰離子導電聚合物、鐵離子導電聚合物、導電劑、活性炭。
7.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述正電極片和負電極片為長方形薄片，所 述正電極片的端點處設置有正電極引出端，所述負電極片在與所述正電極片同一邊的另一 端點處設置有負電極引出端。
8.如權利要求1所述的電池，其特征在于，所述正電極片和負電極片為長方形薄片，所 述正電極片和負電極片在同一邊的兩個端點處分別設置有一電極引出端。
9.如權利要求1所述的電池，其特征在于，包括兩組以上電池組，電池組之間填充有絕 緣隔膜。
10.一種包括權利要求1 9任意一權利要求所述電池的裝置，所述裝置包括裝置外 殼，所述電池的外殼為裝置外殼。
全文摘要
一種電池和包括所述電池的裝置，所述電池包括電池外殼，位于電池外殼內至少一組電池組，所述電池組包括正電極片，與正電極片相對設置的負電極片，填充于正電極片、負電極片、電池外殼所圍成空間內的凝膠聚合物電解質。相應地，本發(fā)明還提供一種包括所述電池的裝置，所述裝置包括裝置外殼，所述電池外殼為裝置外殼。所述電池體積小、壽命長、出點量大、較輕便。
文檔編號H01M10/04GK102055006SQ20101057763
公開日2011年5月11日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權日2010年12月7日
發(fā)明者朱寅, 王瑩, 顧根平, 龍濤 申請人:江蘇惠通集團有限責任公司