无隔膜半固态锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种无隔膜半固态锂离子电池，包括正极和负极，还包括：正极保护膜，其沉积在正极上；正极增强膜，其沉积在正极保护膜上；负极保护膜，其沉积在负极上；负极增强膜，其沉积在负极保护膜上；和电解质，其位于正极增强膜和负极增强膜之间。本发明专利技术的电池，可有效抑制电池的电极与电解质之间的界面上生成枝晶，提高了电池的安全性，极大程度地降低了电池自燃的几率。电池自燃的几率。电池自燃的几率。

【技术实现步骤摘要】
无隔膜半固态锂离子电池


[0001]本专利技术涉及大规模储能、动力能源等领域，特别是涉及无隔膜半固态锂离子电池。

技术介绍

[0002]现有的常规电池储能系统采用液态电解质，存在着易泄露、易腐蚀、服役寿命短、安全性差与可靠性低等问题，不能完全满足规模化工业储能在安全性方面的要求。
[0003]由于液态电解质多为可燃的液态材料，若电极与电解质之间的界面上产生枝晶，电池可能会因短路而发生自燃，导致安全事故。为了防止电池因枝晶的生成而导致短路，现有技术必须在电池的两极之间放置隔膜，这既增加了电池的结构复杂性，提高了生产成本和电池重量，又降低了电池的能量密度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种无隔膜半固态锂离子电池。
[0005]本专利技术的一个进一步的目的是要提供一种新型的无隔膜半固态锂离子电池，避免电池的电极与电解质之间的界面上生成枝晶。
[0006]本专利技术的另一个进一步的目的是要增强电池的枝晶抑制能力，确保电池的安全性。
[0007]本专利技术提供了一种无隔膜半固态锂离子电池，包括正极和负极，还包括：正极保护膜，其沉积在正极上；正极增强膜，其沉积在正极保护膜上；负极保护膜，其沉积在负极上；负极增强膜，其沉积在负极保护膜上；和电解质，其位于正极增强膜和负极增强膜之间。
[0008]可选地，正极保护膜和正极增强膜分别用于抑制正极与电解质之间的界面生成枝晶。
[0009]可选地，负极保护膜和负极增强膜分别用于抑制负极与电解质之间的界面生成枝晶。
[0010]可选地，无隔膜半固态锂离子电池，还包括：正极基体；正极集电极，其附着于正极基体上；负极基体；以及负极集电极，其附着于负极基体上；且正极附着于正极集电极上，负极附着于负极集电极上。
[0011]可选地，正极基体和负极基体分别由硬质不可燃材料制成，且硬质不可燃材料选自玻璃、硬质不可燃塑料以及陶瓷构成的物质组。
[0012]可选地，正极集电极和负极集电极分别通过磁控溅射沉积在正极基体和负极基体上，且分别由铜或铝制成，膜层厚度分别为30～50μm。
[0013]可选地，正极为涂覆在正极集电极上的正极活性材料，其膜层厚度为400～5000μm；且负极为涂覆在负极集电极上的负极活性材料，其膜层厚度为100～3000μm。
[0014]可选地，正极保护膜和负极保护膜分别通过磁控溅射沉积在正极和负极上，且正极保护膜和/或负极保护膜分别由过渡金属的氧化物、磷化物、硫化物和氟化物中的一种或
多种与碱金属通过离子化合成的化合物制成；且正极保护膜的膜层厚度为100～300μm，负极保护膜的膜层厚度为150～500μm。
[0015]可选地，正极保护膜和/或负极保护膜之中分别还添加有稀有金属。
[0016]可选地，正极增强膜和负极增强膜分别通过磁控溅射沉积在正极保护膜和负极保护膜上，且正极增强膜和/或负极增强膜分别由过渡金属的氧化物和氮化物中的一种或多种与碱金属通过离子化合成的化合物制成，正极增强膜和负极增强膜的膜层厚度分别为15～50μm。
[0017]可选地，电解质为液态或者凝胶态，且其膜层厚度为500～1500μm。
[0018]本专利技术的无隔膜半固态锂离子电池，通过在正极上依次沉积正极保护膜和正极增强膜，在负极上依次沉积负极保护膜和负极增强膜，并在正极增强膜和负极增强膜之间设置电解质，可使电池的电极与电解质分别隔离开来，从而可有效抑制电池的电极与电解质之间的界面上生成枝晶，提高了电池的安全性，极大程度地降低了电池自燃的几率。
[0019]进一步地，本专利技术的无隔膜半固态锂离子电池，由于正极与电解质之间、以及负极与电解质之间分别具有两层由特定材料制成的保护薄膜，双重保护薄膜相辅相成，可以提高隔离效果和枝晶抑制效果，因此，本专利技术的无隔膜半固态锂离子电池具有显著的枝晶抑制能力、更高的安全性。
[0020]根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0021]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0022]图1是根据本专利技术一个实施例的无隔膜半固态锂离子电池的示意性结构图。
具体实施方式
[0023]图1是根据本专利技术一个实施例的无隔膜半固态锂离子电池10的示意性结构图。
[0024]无隔膜半固态锂离子电池10(以下可简称“电池10”)一般性地可包括正极113、负极123、正极保护膜114、正极增强膜115、负极保护膜124、负极增强膜125以及电解质130。
[0025]其中，正极保护膜114沉积在正极113上，正极增强膜115沉积在正极保护膜114上。负极保护膜124沉积在负极123上。负极增强膜125沉积在负极保护膜124上。电解质130位于正极增强膜115和负极增强膜125之间。本实施例的“沉积”可以指气相沉积。
[0026]也就是说。本实施例中，正极保护膜114和正极增强膜115介于正极113与电解质130之间，负极保护膜124和负极增强膜125介于负极123与电解质130之间。电池10的电极与电解质130之间无直接接触。
[0027]通过在正极113上依次沉积正极保护膜114和正极增强膜115，在负极123上依次沉积负极保护膜124和负极增强膜125，并在正极增强膜115和负极增强膜125之间设置电解质130，可使电池10的电极与电解质130分别隔离开来，从而可有效避免电池10发生短路，提高了电池10的安全性，极大程度地降低了电池10自燃的几率。正极保护膜114、正极增强膜
115、负极保护膜124以及负极增强膜125还可以分别作为电池10的固态电解质，具备固态电解质的功能，从而减少了易燃的液态电解质的用量。
[0028]正极保护膜114和正极增强膜115分别用于抑制正极113与电解质130之间的界面生成枝晶。负极保护膜124和负极增强膜125分别用于抑制负极123与电解质130之间的界面生成枝晶。也就是说，本实施例的正极保护膜114、正极增强膜115、负极保护膜124以及负极增强膜125不仅仅起到物理隔离作用，还能从化学反应的角度起到了抑制枝晶生成的作用。
[0029]由于正极113与电解质130之间、以及负极123与电解质130之间分别具有两层由特定材料制成的保护薄膜，双重保护薄膜相辅相成，可以提高隔离效果和枝晶抑制效果，因此，本实施例的无隔膜半固态锂离子电池10具有显著的枝晶抑制能力、更高的安全性。
[0030]本实施例的方案，与在电池10的电极之间放置隔膜的方案相比，可以有效且彻底地解决电池10充放电时因电极与液态电解质130之间界面生成枝晶而导致电池10短路问题。本实施例的无隔膜半固态锂离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无隔膜半固态锂离子电池，包括正极和负极，还包括：正极保护膜，其沉积在所述正极上；正极增强膜，其沉积在所述正极保护膜上；负极保护膜，其沉积在所述负极上；负极增强膜，其沉积在所述负极保护膜上；和电解质，其位于所述正极增强膜和所述负极增强膜之间。2.根据权利要求1所述的无隔膜半固态锂离子电池，其中，所述正极保护膜和所述正极增强膜分别用于抑制所述正极与所述电解质之间的界面生成枝晶。3.根据权利要求1所述的无隔膜半固态锂离子电池，其中，所述负极保护膜和所述负极增强膜分别用于抑制所述负极与所述电解质之间的界面生成枝晶。4.根据权利要求1所述的无隔膜半固态锂离子电池，还包括：正极基体；正极集电极，其附着于所述正极基体上；负极基体；以及负极集电极，其附着于所述负极基体上；且所述正极附着于所述正极集电极上，所述负极附着于所述负极集电极上。5.根据权利要求4所述的无隔膜半固态锂离子电池，其中，所述正极基体和所述负极基体分别由硬质不可燃材料制成，且所述硬质不可燃材料选自玻璃、硬质不可燃塑料以及陶瓷构成的物质组。6.根据权利要求4所述的无隔膜半固态锂离子电池，其中，所述正极集电极和所述负极集电极分别通过磁控溅射沉积在所述正极基体和所述负极基体上，且分别由铜或铝制成，膜层厚度分别为30～50μm。7.根据权利要求1所述的无隔膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：马贵龙，周钧，杨俊明，
申请(专利权)人：柳州紫荆循环能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：