一种二次电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种二次电池，两个平行设置的集电极，分别涂覆在两个集电极内侧的正极和负极，设置在正、负极之间的传导层，所述正极的面密度大于负极的面密度，所述传导层采用空穴传导材料制成，其上设有多个垂直于正、负极表面的通孔，所述通孔内设有离子传导材料。本实用新型专利技术可以实现高功率高容量的电池。

A two stage battery

The utility model discloses a secondary battery two, a set of two parallel collector, respectively coated on the anode and the cathode collector two inside, set in the positive and negative conduction layer between the surface density, surface density is greater than the positive electrode, the conductive layer using the hole conducting material, the a plurality of vertical Yu Zheng, the surface of the negative electrode through hole, the through hole is arranged in the ion conducting material. The utility model can realize the battery with high power and high capacity.

【技术实现步骤摘要】
一种二次电池
本技术涉及二次电池。
技术介绍
电池通过电化学氧化还原反应将电池内化学物质的化学能转化为电能。近年来在世界范围内，电池在电子，通讯，计算机等便携式电子设备中广泛使用。并且，在未来电动车等移动体以及电力平滑系统等定置用，大型电池系统的实用化备受期待，逐步成为核心设备。电池之中，锂离子二次电池现在已广泛普及。一般的锂离子二次电池中，正极活性材料是过渡金属氧化物，负极活性材料是可以吸收/放出锂离子的材料（例如，锂金属，锂合金，金属氧化物以及碳材料），另外包含了非水电解液，隔膜。在现有技术中，特开平05-242911号公报中公开了一种锂离子二次电池，但是该锂离子二次电池单位重量的功率以及容量逐渐达到了极限，不能满足进一步发展的需求。
技术实现思路
本技术为了解决现有的问题，提供一种二级电池，两个平行设置的集电极，分别涂覆在两个集电极内侧的正极和负极，设置在正、负极之间的传导层，所述正极的面密度大于负极的面密度，所述传导层采用空穴传导材料制成，其上设有多个垂直于正、负极表面的通孔，所述通孔内设有离子传导材料。优选的，所述空穴传导材料为填充有α氧化铝的无纺布。所述无纺布的厚度为6μm～25μm。在一具体实施例中，正极包括由多个直径为1μm以上的颗粒排列构成的核心颗粒层，所述核心颗粒层表面设有直径为100nm～300nm的纳米颗粒。所述正极采用LiNi(Sb)O2、Li2MnO3、以及LiMnPO4中的一种制成。负极包括多个相互之间具有层间间隙的层状物质以及位于层间间隙内的层间颗粒。所述层间颗粒包括氧化硅颗粒以及锂金属颗粒。本技术在两个电极之间除了传导离子以外还传导空穴，同时通过纳米结构扩大电极的表面积，使得二次电池的单位重量功率以及容量得到了进一步的提升。附图说明图1是本技术一实施例二次电池的结构示意图。图2是图1的二次电池及及一般的锂电池的重量能量密度图。图3是具有纳米颗粒的核心颗粒所形成的正极适用于锂电池时的充电特性展示图。图4是具有纳米颗粒的核心颗粒所形成的正极适用于锂电池时的放电特性展示图。图5是本技术第一实施例的正极结构照片之一。图6是本技术第一实施例的正极结构照片之二。图7是本技术第一实施例的正极结构照片之三。图8是本技术第三实施例的负极剖视结构图之一。图9是本技术第三实施例的负极剖视结构图之二。图10是本技术实施例和比较例的评价结果表。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步进行说明。如图1所示，本技术的一实施例的电池的结构示意图。该实施例中的电池100是二次电池。电池100将从外部电源得到的电力能源转化为化学能源，再将其储存，根据必要，可以将储存起来的能源再次作为发电力取出。电池100含有电极10、电极20、传导层40、离子传导材料30、集电极110以及集电极120。其中传导层40采用空穴传导材料制成，其上设有多个垂直于正、负极表面的通孔30a，离子传导材料设置在通孔内。在本实施形态中，电极10为正极，电极20为负极。离子传导材料30是在电极10和电极20之间进行离子传导的材料。传导层40的空穴传导材料是在电极10和电极20之间进行空穴传导的材料。空穴传导材料40在表里面垂直方向的延伸处形成了通孔30a。在本实施方案中，通过将空穴传导材料浸入电解液中，将电解液填充在孔30a。例如，离子传导材料30由孔30a内的电解液构成。但是不只是限定于此，离子传导材料30也可以是固体和凝胶体。在电极10和电极20中插入离子传导材料30和传导层40形成对向。离子传导材料30和传导层40分别与电极10和电极20双方接触。电极10和电极20不进行物理接触。另外，电极10和导电体110接触、电极20和集电极120接触。电池100与电极10外部电源（无图示）的高电位端子进行电力的相接，并与电极20外部电源的低电位端子进行电力的相接，因而能够充电。这时，在电极10中产生的离子通过离子传导材料30向电极20移动，并被电极20吸收。因此，电极10的电位比电极20的电位高。放电时，电极10经过外部负荷（无图示）与电极20通电。此时，在电极20产生的离子（阳离子）通过离子传导材料30向电极10移动。以下，将通过离子传导材料30传导的离子记载为传导离子。传导离子，如锂离子（Li＋）。传导离子属于碱金属的离子或碱土金属的离子中的至少一种是合乎理想的。电极10含有碱金属或碱土金属的化合物是合乎理想的。电极20既可以吸收又可以放出碱金属的离子或碱土金属的离子是合乎理想的。比如，电极10由p型半导体构成。在p型半导体中，空穴发挥电荷的载体的机能。在充电与放电的情况下，空穴通过电极10移动。充电时，电极10的空穴通过空穴传导材料向电极20移动。另外，电极10从外部电源（无图示）接收空穴。放电时，电极10的空穴通过外部负荷向电极20移动。另外，电极10通过空穴传导材料接收空穴。本实施形态的电池100中，充放电的时候，不仅是离子在移动，空穴也在移动。具体来讲，放电的时候，不只是电极20处产生的离子通过离子传导材料30向电极10移动，由于电极10和电极20的电位差，空穴在电极10、外部负荷、电极20和空穴传导材料40中依次循环。另外，充电时，不仅是电极10处产生的离子通过离子传导材料30向电极20移动，空穴也依次在电极10、空穴传导材料40、电极20和外部电源间循环。如本实施方案的电池100，电极10或者电极20处产生的离子通过离子传导材料30在电极10与电极20之间移动。由于离子在电极10与电极20间移动，所以二次电池可以实现高容量。另外，本实施方案的电池100中，空穴通过空穴传导材料在电极10与电极20间移动。由于空穴比离子更小，并且移动度更高，因此电池100可以实现高功率。如以上说明，本实施方案的电池100可以实现高容量和高功率。本实施方案电池100中，通过离子传导材料30进行传导，通过空穴传导材料进行空穴传导。本实施方案的电池100为具有化学电池（例如锂电池）和物理电池（例如半导体电池）双方特性的混合电池。图2为本实施方案的电池100（混合电池）和一般的锂离子电池的重量能量密度图。根据图2可以看出，本实施方案的电池100（混合电池）功率特性能得到较大改善。在本实施方案中，可以减少离子传导材料30的电解液的使用量。因此，即使电极10和电极20接触导致内部短路，也能抑制电极100温度的上升。此外，本实施方案的电池100,急速放电时容量下降也比较小，周期特性也比较出色。并且，再加上电极10作为p型半导体、电极20作为n型半导体，电池100的容量和功率特性能进一步提升。电极10和电极20是否分别为p型半导体和n型半导体，可以通过测定霍尔效应（HaLieffect）来判定。霍尔效应可知，在电流上印加磁场，则在电流方向和磁场印加方向垂直的方向上产生电压。通过电压的方向，可以判定各电极为p型或者n型半导体。关于正极电极10含有直径１μm以上的核心颗粒、以及在核心颗粒的表面形成的直径未满1μm的颗粒。电极10含有大多数的核心颗粒、每个核心颗粒的表面都能形成直径未满1μm的颗粒。拥有此等结构的电极10，容易发生空穴。而且，由于表面积变大，电池100的容量也会变大。以下，未满直径1μm的颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二级电池，其特征在于，两个平行设置的集电极，分别涂覆在两个集电极内侧的正极和负极，设置在正、负极之间的传导层，所述正极的面密度大于负极的面密度，所述传导层采用空穴传导材料制成，其上设有多个垂直于正、负极表面的通孔，所述通孔内设有离子传导材料。

【技术特征摘要】
1.一种二级电池，其特征在于，两个平行设置的集电极，分别涂覆在两个集电极内侧的正极和负极，设置在正、负极之间的传导层，所述正极的面密度大于负极的面密度，所述传导层采用空穴传导材料制成，其上设有多个垂直于正、负极表面的通孔，所述通孔内设有离子传导材料。2.如权利要求1所述的二级电池，其特征在于，所述空穴传导材料为填充有α氧化铝的无纺布。3.如权利要求1所述的二级电池，其特征在于，所述正极包括由多个直径为1μm以上的颗粒排列构成的核心颗粒层，所述核心颗粒层表面设有直径为100nm～300nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：金元国，中岛润二，石井信，陈捷，傅士军，
申请(专利权)人：天极新能源实业深圳有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44