结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备制造技术

本实用新型专利技术涉及储能技术领域，提供一种结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备，其中，结构一体化电池单元，其通过设置包围式的电池单元，由于所述正极骨架、正极材料、固态电解质、负极骨架以及填充孔隙的负极材料共同构成结构件。上述的结构使其在具有一定结构强度的同时，也能实现电池储能的功能，无需额外设置安装电池的腔体，进而减少电池所需的体积和重量。对应的结构一体化电池及带电池的设备，多功能结构储能复合材料存储电能的同时可进行承载充当结构材料，能有效减轻质量、缩小体积、简化设计，提高其整体效能。提高其整体效能。提高其整体效能。

【技术实现步骤摘要】
结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备


[0001]本技术涉及储能
，尤其涉及一种结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备。

技术介绍

[0002]对于传统的电子设备、电动汽车或者无人机，一般做法是将电池集中安置在机身中，电池组体积重量较大。在现有的电池安装中，由于电池组安装较为集中，往往还需要额外的支撑结构为电池组提供安装收容空间，因此需要设置额外的空间以安装固定对应的电池组，因此，导致带电池的设备整体体积和重量都较大，因此，亟待提供一种新型的电池结构，以解决电池组体积大且重量较大的问题。

技术实现思路

[0003]为克服现有技术中存在电池组以及安装有电池的设备体积、重量大的技术问题，本技术提供一种结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备。
[0004]本技术为了解决上述技术问题，提供以下技术方案：一种结构一体化电池单元，其包括由正极骨架围合形成的第一容纳腔体以及由固态电解质围合形成的第二容纳腔体，所述第二容纳腔体设于所述第一容纳腔体之内，在所述正极骨架与所述固态电解质之间设置正极材料，在第二容纳腔体内设有负极骨架以及填充在负极骨架之间的负极材料；所述正极骨架包括金属骨架、可导电碳纤维骨架或可导电半导体骨架中任一种。
[0005]优选地，所述负极骨架包括多孔结构，所述负极骨架与所述固态电解质之间，以及所述负极骨架内设有填充负极材料的孔隙。
[0006]优选地，所述正极骨架围合形成第一容纳腔体的横截面为正六边形、圆形、正方形、椭圆形中的任一种。
[0007]优选地，所述第一容纳腔体的横截面的形状与所述第二容纳腔体的横截面的形状相同或不同。
[0008]优选地，所述负极骨架的材料为不锈钢、铜、镍、铝、金、银、铬、铂、钛中任一种；和/或所述固态电解质的材料为Li3N、硫化物、无定形硼酸盐(Li2O
‑
B2O3–
SiO2)、硅酸盐(Li2O
‑
V2O5‑
SiO2)、LiPON、Li3
x
La
2/3
‑
x TiO3(LLTO)，LiNbO3、LiTaO、Li
1+x
MxTi2‑
x
(PO4)3(LATP)、 Li3OCl、Li7La3Zr2O
12
(LLZO)中任一种。
[0009]优选地，所述结构一体化电池单元中所述第一容纳腔体横截面的最大尺寸为1μm
‑
50mm。
[0010]优选地，所述结构一体化电池单元还包括传感控制单元，所述传感控制单元设于所述第二容纳腔体之内。
[0011]本技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：提供一种结构一体化电池，其包括多个如上所述结构一体化电池单元；相邻设置的所述结构一体化电池单元之间的正极骨架相互拼接形成一个连续的网络结构。
[0012]优选地，多个所述负极骨架之间为串联连接。
[0013]本技术为了解决上述技术问题，还提供以下技术方案：提供一种带电池的设备，其包括如上所述结构一体化电池，结构一体化电池作为带电池的设备的外壳或结构件。
[0014]与现有技术相比，本技术所提出的一种结构一体化电池单元、结构一体化电池及带电池的设备具有如下优点：
[0015]本技术所提供的一种结构一体化电池单元，其通过设置分别由由正极骨架围合形成的第一容纳腔体以及由固态电解质围合形成的第二容纳腔体，所述第二容纳腔体设于所述第一容纳腔体之内，从而形成包围式的电池单元，由于所述正极骨架包括金属骨架，因此，其可为所述结构一体化电池提供支撑。而在所述正极骨架与所述固态电解质之间设置正极材料，可进一步使围合形成的两个容纳腔体的结构更牢固，再在第二容纳腔体内设有负极骨架以及填充在负极骨架之间的负极材料，则可使所述结构一体化电池单元在具有一定结构强度的同时，也能实现电池储能的功能，同时还可以节省材料使用，无需额外设置安装电池的腔体，进而减少电池所需的体积和重量。
[0016]为了进一步提高结构一体化电池单元的结构强度，则所述负极骨架可设置为多孔结构，所述负极骨架与所述固态电解质之间，以及所述负极骨架内设有填充负极材料的孔隙。具有多孔结构的负极骨架可为所述固态电解质提供有力支撑，而填充孔隙的负极材料则可进一步提高整体结构强度同时，也能保证电池整体运行的稳定性。
[0017]在本技术中，所述正极骨架围合形成第一容纳腔体的横截面为正六边形、圆形、正方形、椭圆形、不规则图形中的任一种。不同的形状可满足多样化电池装置使用场景的需求。
[0018]所述第一容纳腔体的横截面的形状与所述第二容纳腔体的横截面的形状相同或不同。其横截面形状的选择，可对最终成型的结构一体化电池单元的结构强度有一定的影响。
[0019]进一步地，所述负极骨架包括不锈钢、铜、镍、铝、金、银、铬、铂、钛中任一种；和/或所述固态电解质的材料包括Li3N、硫化物、无定形硼酸盐(Li2O
‑
B2O3–ꢀ
SiO2)、硅酸盐(Li2O
‑
V2O5‑
SiO2)、LiPON、Li3
x
La
2/3
‑
x TiO3(LLTO)，LiNbO3、LiTaO、Li
1+x
MxTi2‑
x
(PO4)3(LATP)、 Li3OCl、Li7La3Zr2O
12
(LLZO)中任一种，则可在保证强度的基础上，保证电池功能的正常运行。
[0020]所述结构一体化电池单元还包括传感控制单元，所述传感控制单元设于所述第二容纳腔体之内。所述传感控制单元的设置，可实现对结构一体化单元内部的温度、压力、电流、电势、内阻等进行实时检测，从而提高电池的可控性、稳定性和安全性。
[0021]所述结构一体化电池单元中所述第一容纳腔体横截面的最大尺寸为1μm
‑
50mm，尺寸的限定可便于在更小的体积内集成更多的结构一体化电池单元。
[0022]本技术所提供的结构一体化电池包括多个如上所述结构一体化电池单元；相邻设置的所述结构一体化电池单元之间的正极骨架相互拼接形成一个连续的网络结构。结构一体化电池由于是由多个结构一体化电池构成，则采用上述所获得的结构一体化电池可便于将电池单元分布式嵌入到待安装电池组的设备结构中，从而可将能源器件与结构件高效融合，有利于减轻设备重量，减小设备体积，增加设备有效载荷，增加设备使用时间。
[0023]进一步地，所述结构一体化电池还包括电连接件，所述电连接件与每个所述结构
一体化电池单元的正极骨架、负极骨架电性连接，从而在满足结构强度需求的同时，满足电池储能的需求。
[0024]本技术所提供一种带电池的设备，其包括如上所述结构一体化电池，结构一体化电池作为带电池的设备的外壳或结构件。多功能结构储能复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构一体化电池单元，其特征在于：其包括由正极骨架围合形成的第一容纳腔体以及由固态电解质围合形成的第二容纳腔体，所述第二容纳腔体设于所述第一容纳腔体之内，在所述正极骨架与所述固态电解质之间设置正极材料，在第二容纳腔体内设有负极骨架以及填充在负极骨架之间的负极材料；所述正极骨架包括金属骨架、可导电碳纤维骨架或可导电半导体骨架中任一种。2.如权利要求1中所述结构一体化电池单元，其特征在于：所述负极骨架包括多孔结构，所述负极骨架与所述固态电解质之间，以及所述负极骨架内设有填充负极材料的孔隙。3.如权利要求1所述结构一体化电池单元，其特征在于：所述正极骨架围合形成第一容纳腔体的横截面为正六边形、圆形、正方形、椭圆形中的任一种。4.如权利要求3所述结构一体化电池单元，其特征在于：所述第一容纳腔体的横截面的形状与所述第二容纳腔体的横截面的形状相同或不同。5.如权利要求1所述结构一体化电池单元，其特征在于：所述负极骨架的材料为不锈钢、铜、镍、铝、金、银、铬、铂、钛中任一种；和/或所述固态电解质的材料为Li3N、硫化物、无定形硼酸盐(Li2O
‑
B2O3‑
SiO2)、硅酸盐(Li2O
‑
V2O5‑
SiO2)、LiPO...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍芳，韩江，陈雪晶，刘倍源，唐晨霞，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：新型
国别省市：