CN102244289A - 锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

一种锂离子电池，其具有壳体，其中容纳有：至少一组正极层和负极层；隔膜层，其在所述正极层和负极层之间形成连接；电解液，其中的电解质LiClO4浓度为1.5mol/L，溶剂碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚体积比8∶1；所述正极层或负极层至少在同所述隔膜层之间还具有多孔的渗透层。本发明具有工艺筒单、防漏液效果显著的突出优点，同时提高电极材料的利用率，并获得较高的锂离子的密度；以及提高活性材料同金属传导材料之间的结合程度，以显著提高了其电传导性和机械可靠性。

Description

锂离子电池
技术领域
本发明关于一种锂离子电池领域，特别是关于其结构。
背景技术
现有技术中，锂离子电池的结构中至少包括一组正极层和负极层，所述正极层和负极层之间通过隔膜层连接。其中的正负极层的电极复合材料的制作工艺是：通过粘合剂将电极材料涂覆在金属膜片上并成形获得。该工艺的缺点是：(1)由于在涂覆工艺中使用粘合剂，造成大量电极材料损失而不能充分的利用，也无法获得高密度的复合材料；(2)同时活性材料和金属传导膜片之间的结合面相对薄弱，机械可靠性的降低，二者容易产生分离，电极复合材料的弯曲曲率受到限制。相应的体现在电池产品的性能上，这些都会造成电池产品的电容量、内阻值、使用寿命、加工工艺及成本、电池的应用领域等受到限制。
由于电极材料和金属之间分别属于两层，因此加工后二者形成较大距离，因而造成电池的内阻较大。而为了避免这个技术问题现有的电极复合材料需要制作的相对较薄；但后续的电池组装加工中为了得到相应的容量，则需要采用大量的多片层叠形式，这种多层的累积在性能上相应的也会造成电池内阻和性能的下降。这些现有技术上的相互制约，造成了现有技术中的电池的内阻、寿命以及容量等参数无法得到实质的改善。
同时，现有技术的机械性能也受到了限制。由于存在复合材料两层间的相互分离破坏，以及金属材料和电极材料的折断的危险，即使采用现有技术中较薄的电极复合材料，在实际的加工和制造工序中也无法实现较小的曲率变化。因此电池产品的结构和外形也受到了限制，特别是对于卷曲型电池。
针对上述缺陷，现有技术所进行的改进是采用较为稀释的电解液促进导电性能，但由于其机械性能的残缺，漏液现象容易出现，而该后果对电池本身形成了巨大的破坏。
因此，需要通过一种新型的锂离子电池，其具有较高的电池特性和机械特性，能够达到(1)提高电极材料的利用率，并获得较高的锂离子的密度；(2)提高活性材料同金属传导材料之间的结合程度，以显著提高了其电传导性和机械可靠性。
发明内容
为解决上述技术问题，实现本发明之目的，本发明提供一种锂离子电池，其具有壳体，其中容纳有：至少一组正极层和负极层；隔膜层，其在所述正极层和负极层之间形成连接；电解液，其中的电解质LiClO4浓度为1.5mol/L，溶剂碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚体积比8∶1；所述正极层或负极层至少在同所述隔膜层之间还具有多孔的渗透层。
本发明具有工艺简单、防漏液效果显著的突出优点，同时提高电极材料的利用率，并获得较高的锂离子的密度；以及提高活性材料同金属传导材料之间的结合程度，以显著提高了其电传导性和机械可靠性，满足电池产品能够应用到更加广泛的技术领域的要求。
附图说明
图1为具有一组正极层和负极层的本发明电池结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种锂离子电池，其具有壳体(未示出)，其中容纳有：至少一组正极层和负极层；隔膜层，其在所述正极层和负极层之间形成连接；电解液，其中的电解质LiClO4浓度为1.5mol/L，溶剂碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚体积比8∶1；所述正极层或负极层至少在同所述隔膜层之间还具有多孔的渗透层。
如图1所示，本发明提供一种锂离子电池10，其包括至少一组正极层11和负极层12，所述正极层和负极层之间通过隔膜层13连接，所述碳化介质实质包裹所述电极材料和所述金属泡沫，并提供其间的电传导连接。
另外，该锂离子电池中还具有容纳于壳体内的电解液，其中的电解质LiClO4浓度为1.5mol/L，溶剂碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚体积比8∶1。本发明采取提高溶剂中粘稠度较大的碳酸丙烯酯比例、降低挥发性很强的乙二醇二甲醚比例的措施，明显降低了电解质溶液的蒸气压，保持了电池密封结构的有效性，从而彻底解决了该电池储存漏液的问题。本发明提高电解质LiClO4浓度的技术措施用以祢补因电解质溶液粘稠度增加而使其电导率有所下降的问题，有利于提高本电池微电流供电的均衡、稳定性。经储存试验证明本电池无一漏液，且放电性能稳定。本发明具有工艺简单、防漏液效果显著的突出优点。
同时作为相对于上述电解液组成成分，为了在较为粘稠的电解液中便有电极材料的沟通和导电，所述正极层11或负极层12至少在同所述隔膜层13之间还具有多孔的渗透层110，120。该多孔渗透层110，120由于位于电极层(正或负极层)同所述隔膜层13之间，其一方面起到连接固定的作用，也可以通过在加工时受热并产生一定变形、形成粘性连接效果，为后续的多层电极层的组合提供了粘合连接的作用；同时更重要的是其能够促进电极材料同隔膜层之间的沟通和导电，极大的促进了电池内阻的降低。
因此本发明在由于采用优选的电解液后，达到了避免现有技术中机械新能所引起的外漏现象，同时由于存在着渗透层结构，提供了导电性能，降低了内阻。
作为具体的实施方式，本发明中电极复合材料可以是正电极复合材料或负电极复合材料。例如对于正电极复合材料，其中作为正极的所述电极材料是锂离子化合物，且所述锂离子化合物至少选自以下材料的一种：Li(NiCoMn)O3，LiCoO2，LiMnO2或LiFePO4。例如，对于负电极复合材料，其中作为负极的所述电极材料至少选自以下材料的一种：碳，硅，SnO2，Sb2O3或LiTiO2。
为了方便后续的电池加工制造工艺，本发明中的电极复合材料呈具有实质均匀厚度的片状材料。以便于后续的计量、安装以及对不同类型电池的进一步制造。而采取本发明技术特征的电极复合材料，其厚度可以为100微米至1厘米，由于其具有较大的电池容量、同时具备较大的机械性能，特别是抗弯曲的特性，因此其厚度不仅可以满足现有技术中较薄应用场合的要求，还能够改善。

Claims (5)

1.一种锂离子电池，其具有壳体，其中容纳有：
至少一组正极层和负极层；
隔膜层，其在所述正极层和负极层之间形成连接；
电解液，其中的电解质LiClO4浓度为1.5mol/L，溶剂碳酸丙烯酯与乙二醇二甲醚体积比8∶1；
所述正极层或负极层至少在同所述隔膜层之间还具有多孔的渗透层。
2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极层中的电极材料是锂离子化合物，且所述锂离子化合物至少选自以下材料的一种：Li(NiCoMn)O3，LiCoO2，LiMnO2或LiFePO4。
3.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述负极层中的电极材料至少选自以下材料的一种：碳，硅，SnO2，Sb2O3或LiTiO2。
4.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极层和负极层为实质均匀厚度的片状材料。
5.如权利要求4所述的锂离子电池，其特征在于：所述厚度为100微米至1厘米。
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