一种新型锂离子电池制造技术

本实用新型专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体公开一种新型锂离子电池，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；所述负极集流体和所述正极集流体为多孔泡沫金属，所述负极集流体上负载有亲锂性纳米颗粒；所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。本实用新型专利技术多孔泡沫结构集流体比表面积更大、重量更轻，进而减集流体在电池的重量上占的比值，提高电池的能量密度。

A new type of lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种新型锂离子电池
本技术涉及锂离子电池制备
，特别涉及一种新型锂离子电池。
技术介绍
目前，新能源汽车已经成为我国七大战略性新兴产业之一，并且随着新能源汽车研发的飞速发展，锂离子动力电池由于具有高能量密度和长循环使用寿命的优越性，逐步成为最具有发展潜力和竞争力的动力电池之一。限制锂离子电池能量密度的原因之一包括非电极活性材料的重量占比，即除正负极活性材料之外，其他材料的重量占电池的比重越大，锂离子电池的能量密度越小。现有的锂离子电池中，正极集流体和负极集流体为实体金属材料，实体金属材料的重量重，使得集流体在电池的重量上占的比值高，进而限制锂离子电池的能量密度。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供一种新型锂离子电池，该电池的集流体的重量占比小，能量密度大。为了达到上述目的，本技术采用以下技术方案：一种新型锂离子电池，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；所述负极集流体和所述正极集流体为多孔泡沫金属，所述负极集流体上负载有亲锂性纳米颗粒层；所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。与现有技术相比，本技术的负极集流体和正极集流体采用多孔泡沫金属材料，即将负极集流体和正极集流体设置呈多孔泡沫结构，使得同样大小的金属，多孔泡沫结构的负极集流体和正极集流体的比表面积更大、重量更轻，进而减小负极集流体和正极集流体在电池的重量上占的比值，提高锂离子电池的能量密度。作为优选，还包括第二电解质层和隔膜层；所述隔膜层包裹所述第一电解质层，所述第二电解质层设置所述隔膜层与所述正极活性材料层之间。作为优选，所述第一电解质层和所述第二电解质层为液态电解质。作为优选，所述第一电解质层为固体电解质。作为优选，所述保护壳的顶部边缘向内弯折，所述绝缘圈的边缘沿所述保护壳的内壁向其顶部边缘延伸，所述电池帽的边缘通过所述绝缘圈卡接在所述保护壳的顶部边缘内。作为优选，所述电池帽上设置有一内部中空的凸起，所述负极集流体的顶端卡接在所述凸起内，所述第一电解质层延伸至所述电池帽与所述凸起的内壁之间。作为优选，所述负极集流体呈圆柱形。附图说明现结合附图与具体实施例对本技术作进一步说明。图1本技术的内部结构示意图；图2本技术的另一内部结构示意图；图中：1、电池帽；2、保护壳；3、绝缘圈；4、正极集流体；5、正极活性材料层；6、第一电解质层；7、负极集流体；8、第二电解质层；9、隔膜层。具体实施方式以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1如图1所示，一种新型锂离子电池，包括管状形正极集流体4，所述正极集流体4内设置有与其中心轴同轴的负极集流体7，所述负极集流体7的周向及底端包裹有第一电解质层6，所述第一电解质层6与所述正极集流体4之间设置有浆料状正极活性材料层5；所述负极集流体7和所述正极集流体4为多孔泡沫金属，所述负极集流体7上负载有亲锂性纳米颗粒层；所述正极集流体4的外壁及底端包裹有保护壳2，所述正极集流体4的顶端设置有抵接所述保护壳2的内壁及所述第一电解质层6的绝缘圈3，所述负极集流体7的顶端设置有抵接所述绝缘圈3的电池帽1。与现有技术相比，本技术的负极集流体7和正极集流体4采用多孔泡沫金属材料，即将负极集流体7和正极集流体4设置呈多孔泡沫结构，使得同样大小的金属，多孔泡沫结构的负极集流体7和正极集流体4的比表面积更大、重量更轻，进而减小负极集流体7和正极集流体4在电池的重量上占的比值，提高锂离子电池的能量密度；且多孔泡沫结构使得负极集流体7和正极集流体4的比表面积增大，浆料状的正极活性材料由于其具有的流动性，使得正极活性材料嵌在正极集流体4各个孔内，进而增大正极活性材料与正极集流体4的接触面积，提高正极活性材料的利用率，从而促进正极活性材料发生电化学反应，增强电极的导电性并减小电池的活性物质的局部电流密度；进一步的，所述负极集流体7负载的亲锂性纳米颗粒层使得多孔泡沫结构的负极集流体7可对锂离子向内诱导沉积，使得锂离子分布得更均匀，进而有效抑制电池充电和放电过程中锂枝晶的生长，从而增加电池循环寿命和安全稳定性。本实施例中，亲锂性纳米颗粒的材料包括金、银、锌、锡、铝中的任一种。浆料状的正极活性材料采用现有技术中半固态锂浆料电池常用的浆料状活性材料，本申请并不要求保护其材料及组分。本实施例中，所述正极活性材料层4包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、导电炭黑等材料的一种或几种。在正极活性材料中掺杂碳纳米管等材料，因碳纳米管等材料具有良好的导电性，可提高正极活性材料的导电性，进而减少集流体的用量。本实施例中，所述第一电解质层6为固体电解质。现有的商业化电池中，正极活性材料均为涂布后烘干，一般固体的表面存在肉眼可识别或肉眼不可识别的凹凸不平的丘陵，当固定表面与固体表面接触时，由于丘陵的作用，使得固定表面与固体表面之间不完全贴紧，造成接触面的界面阻抗增大。本技术将正极活性材料设置成浆料状，使得正极活性材料与电解质的接触依然保持成固体与半固态的接触状态，浆料状正极活性材料利用液体柔润性好的特点，使得正极活性材料与固体电解质接触时，正极活性材料贴紧固体电解质的各个位置，以使两者之间的界面电阻减小，锂离子的传导率提高。将正极活性材料设置成浆料状，不仅可以保持正极活性材料与固体电解质的稳定接触，还能保持使用固体电解质的优越性，保证锂电池的能量密度和优异的安全性。如图1所示，本实施例中的所述保护壳2的顶部边缘向内弯折，所述绝缘圈3的边缘沿所述保护壳2的内壁向其顶部边缘延伸，所述电池帽1的边缘通过所述绝缘圈3卡接在所述保护壳2的顶部边缘内；本实施例中，所述电池帽1上设置有一内部中空的凸起，所述负极集流体7的顶端卡接在所述凸起内，所述第一电解质层6延伸至所述电池帽1与所述凸起的内壁之间。本实施例中，所述隔膜层9只导通第一电解质层6的离子。本实施例中，所述负极集流体7呈圆柱形。圆柱形的负极集流体7设置于电池的中心位置，并且径向向外依次设有正极活性材料层5以及正极集流体4，而负极集流体7与正极活性材料层5之间设置有固体电解质相互隔离。本实施例中，负极集流体7是金属柱，具体为铜柱或镍柱。本实施例中，第一电解质层6可使用PEO基、聚酯基、PVDF类、SN基、LLZO、LGPS、Li3PO4、LPON、LSPO等固态电解质的一种或多种。本实施例中，电池正极包括正极集流体4和浆料状正极活性材料层5。其中，正极集流体4可为铝网、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型锂离子电池，其特征在于，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；/n所述负极集流体和所述正极集流体为多孔泡沫金属，所述负极集流体上设置有亲锂性纳米颗粒层；/n所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型锂离子电池，其特征在于，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；
所述负极集流体和所述正极集流体为多孔泡沫金属，所述负极集流体上设置有亲锂性纳米颗粒层；
所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。


2.根据权利要求1所述的新型锂离子电池，其特征在于，还包括第二电解质层和隔膜层；所述隔膜层包裹所述第一电解质层，所述第二电解质层设置所述隔膜层与所述正极活性材料层之间。


3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗锴，施志聪，钟宜成，梁振浪，黄蔼琪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：新型
国别省市：广东;44