CN102447132A - 半固体流锂离子电池 - Google Patents

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Inventor
谢海明
杜继平
朱科宇
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Northeast Normal University
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JILIN JINJI LITHIUM BATTERIES CO Ltd
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Abstract

本发明属于电池技术领域，具体涉及半固体流锂离子电池。本发明由两个罐体、发生腔体、隔膜、电子导出装置，引流泵，导管组成，正极、负极流体分别储存在两个罐体中；罐体通过导流管、引流泵与发生腔体连接；发生腔体被隔膜分成正极区，负极区，正、负极极板分别通过极柱引出发生腔体组成电子导出装置。能量存储时，避免了正负极之间发生的缓慢的自放电；能量释放时，通过引流泵将正负极分别导入发生腔体中进行放电。使得能量的存储和释放分开，通过更换正负极流体来进行充电，解决了电池充电的问题。本发明半固体流锂离子电池提高了电池的能量密度、降低了成本，很好的解决了锂离子电池的自放电和快速充电的问题，具有广泛的应用前景。

Description

半固体流锂离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及半固体流锂离子电池。
背景技术
通常的锂离子电池是由正极、负极、隔膜、电解液、电子导出装置、电池壳组成的。正极、负极、隔膜、电解液都置于电池壳内。电池充电时，锂离子从正极通过电解液插入负极材料中；电池放电时，锂离子从负极通过电解液嵌入正极材料中。电池通过上述的氧化还原过程完成能量的存储和释放。这种方式的电池所有的反应物质都置于一个电池壳内，电池在不工作的情况下会产生自放电现象，导致电池的存储能量随着时间增加而减少。此外，目前锂离子电池充电时间比较长，一般3小时左右，虽然现在可以在短时间内进行充电，但是存储的能量会减少很多。较长的充电时间阻碍了锂离子电池在电动车行业中的应用。所以，自放电和快速充电等问题是锂离子电池亟待解决的问题。
半固体流锂离子电池很好的解决了上述问题，它具有以下特点：(1)半固体流电池结构发生彻底变化，正极材料，负极材料为流体状；(2)流体主要成分为活性材料、电解液、锂离子快导体、电子快导体、溶剂构成的粘稠状流体；(3)它将能量输送与能源存储分开，使用这种电池就像带着油箱一样；(4)储电量是以前版本的3-5倍。这些特点不但降低了成本，而且解决了电池自放电和快速充放电问题。蒋业明等在《science》(2011)VOL332，ISSUE6037，PAGES 1469-1596中介绍了一种半固体流锂离子电池，他们在这里提及了这种理论模型，并没有电池具体的结构。我们在借鉴了这种半固体流锂离子电池的理论，设计发明了动力型半固体流锂离子电池。
发明内容
发明的目的是针对传统的锂离子电池缺陷和不足，提供了一种半固体流锂离子。这种电池能够将正负极分离，解决了电池自放电和快速充电问题，同时降低了锂离子电池成本，提高了锂离子电池的体积和能量密度。
本发明半固体流锂离子电池的设计原理是：能量存储时，通过两个不同的罐体将锂离子电池的正极流体和负极流体分开这样就避免了正负极之间发生的缓慢的自放电；能量释放时，通过引流泵将正负极分别导入发生腔体中进行放电。这样就使得电池的能量的存储和释放分开，电池通过更换正负极流体来进行充电，这样就很好的解决了电池充电的问题。
本发明的半固体流锂离子电池，包括：电池由两个罐体、发生腔体、隔膜、电子导出装置，引流泵，导管组成。其中，正极、负极流体分别储存在两个罐体中；罐体通过导流管、引流泵与发生腔体连接；发生腔体被隔膜分成两个部分，一部分为正极区，一部分为负极区，发生腔体正极、负极内分别设有一个或者一个以上的极板，正、负极极板分别通过极柱引出发生腔体组成电子导出装置。
本发明半固体流锂离子电池提高了电池的能量密度、降低了成本，很好的解决了锂离子电池的自放电和快速充电的问题，具有广泛的应用前景。
附图说明
附图1为半固体流锂离子电池的结构示意图；
其中，两个罐体1、单向连接阀2、发生腔体3、隔膜4、电子导出装置5，引流泵6，导管7、极板8，极柱9，紧固螺丝10、螺母11。
附图2为半固体流锂离子电池的电子导出装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例详细说明半固体流锂离子电池的具体结构：
实施例
半固体流锂离子电池由两个罐体1、单向连接阀2、发生腔体3、隔膜4、电子导出装置5，引流泵6，导管7组成。其中，正极、负极流体分别储存在两个罐体1中；罐体1通过导管7、引流泵6与发生腔体3连接；发生腔体3被隔膜4分成两个部分，一部分为正极区，一部分为负极区，发生腔体3正极、负极区内分别设有五个极板8，正、负极极板分别通过极柱9引出发生腔体外组成电子导出装置5。其中，电子导出装置5由极板8，极柱9，紧固螺丝10、螺母11组成。极板8用紧固螺丝10固定在极柱9上，极柱9用螺母11固定在发生腔体3上。在这里储存正、负极流体的罐体1材料为PP+玻璃纤维混合物，罐体形状为长方体。导流管为塑料PP。发生腔体为塑料PP。正极极板和极柱的材质为金属铜；负极极板和极柱的材质为金属铝。电池放电时，引流泵6开始工作，将正极、负极流体从罐体1抽出，通过导管7进入到发生腔体内，进行氧化还原反应，通过电子导出装置5向用电器具输出能量。充电有两种方式，一种是直接将罐体1中的正、负极流体更换掉；一种是与普通锂离子电池相同的方式进行充电，充完电的正负极流体通过导管7借助引流泵6抽回到罐体1中。

Claims (4)

1.半固体流锂离子电池，其特征在于，电池由两个罐体、发生腔体、隔膜、电子导出装置，引流泵，导管组成，正极、负极为流体状态，其中，正极、负极流体分别储存在两个罐体中；罐体通过导流管、引流泵与发生腔体连接；发生腔体被隔膜分成两个部分，一部分为正极区，一部分为负极区，发生腔体正极、负极区内分别设有一个或者一个以上的极板，正、负极极板分别通过极柱引出发生腔体外组成电子导出装置。
2.根据权利要求1所述的半固体流锂离子电池，其特征在于，储存正、负极流体的罐体、发生腔体及导流管材料为金属或者塑料PP或者塑料PE或者塑料PP+玻璃纤维。
3.根据权利要求1所述的半固体流锂离子电池，其特征在于，电子导出装置由极板，极柱，紧固螺丝、螺母组成，其中极板用紧固螺丝固定在极柱上，极柱用螺母固定在发生腔体上。
4.根据权利要求1或者3所述的半固体流锂离子电池，其特征在于，正极极板和极柱的材质为金属铜；负极极板和记住的材质为金属铝。
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