CN110415977A - 一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池 - Google Patents
一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，铝电解电容器的内侧包含有三元材料层一，三元材料层一的外侧设置有电解层一，电解层一的外侧设置有三元材料层二，三元材料层二的外侧设置有电解层二，电解层二的外围设置有固定层，固定层的外围设置有保护层，保护层的外围设置有绝缘层。本发明采用镍钴锰三元材料高容量锂离子电池代替传统的电解液，多层结构对内部三元材料层起到保护作用，绝缘层对内部起到好的导电作用减少电流失，提高铝电解电容器的安全性，利用新型的三元材料制作还可以达到耐常温、高温循环性能的特点，从而提高铝电解电容器的使用寿命，多层次保护层起到防止爆破的现象，进一步提高安全性。
Description
技术领域
本发明涉及铝电解电容器锂离子电池的生产技术领域，特别涉及一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池。
背景技术
铝电解电容是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成，还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质，它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中，正常使用的情况下铝电解电容最大的影响就是温度，因为铝箔工作温度越高电解液的挥发损耗越快。
常规的锂电池正极材料是钴酸锂LiCoO2，三元材料则是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料,里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料高容量锂离子电池具有安全性高，常温、高温循环性能突出，在耐高温性上，已突破传统锰酸锂材料55℃的高温瓶颈，是新型锂离子电池的首选材料，采用三元材料制作铝电解电容器能改善由于铝箔工作温度越高而导致电解液挥发越快的现象，达到使用寿命长，安全性能更高的优点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，采用现代新型的锂离子电池成分，采用三元材料对铝电解电容器内部的电解液做替换，达到采用三元材料制作的铝电解电容器，达到可耐常温、高温循环性能的特点，提高铝电解电容器的使用寿命，且降低漏电现象。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
本发明一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，包括铝电解电容器，所述铝电解电容器的一侧设置有阳电极，所述阳电极的一侧设置有阴电极，所述阳电极和阴电极的底端均与铝电解电容器相连。
作为本发明的一种优选技术方案，所述铝电解电容器的内侧包含有三元材料层一，所述三元材料层一的外侧设置有电解层一，所述电解层一的外侧设置有三元材料层二，所述三元材料层二的外侧设置有电解层二，所述电解层二的外围设置有固定层，所述固定层的外围设置有保护层，所述保护层的外围设置有绝缘层。
所作为本发明的一种优选技术方案，述三元材料层一和三元材料层二均采用镍盐、钴盐和锰盐混合而成的三元材料。
作为本发明的一种优选技术方案，所述电解层一和电解层二均采用电解纸制作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述固定层采用石墨纸制作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述保护层采用铝壳制作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述绝缘层采用阻燃PPE制作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述铝电解电容器的底端采用橡胶封底。
作为本发明的一种优选技术方案，所述在三元材料层一内连接阳电极端子。
作为本发明的一种优选技术方案，所述在三元材料层二内连接阴电极端子。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1：本发明采用镍钴锰三元材料高容量锂离子电池代替传统的电解液，采用多层结构对内部三元材料层起到保护作用，其中电解层一、电解层二和固定层均采用透气性能强的材质，加强三元材料发热后的散热性，减少热膨胀，提高核心材质的使用寿命，采用保护层和绝缘层对内部起到好的导电作用，减少电流失，且提高铝电解电容器的安全性能，防止由于热量过高导致的爆炸现象，利用新型的三元材料制作铝电解电容器可以达到耐常温、高温循环性能的特点，从而提高铝电解电容器的使用寿命，多层次保护层起到防止爆破的现象，进一步提高安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明铝电解电容器的内部分层示意图；
图中：1铝电解电容器、101三元材料层一、102电解层一、103三元材料层二、104电解层二、105固定层、106保护层、107绝缘层、2阳电极、3阴电极。
具体实施方式
以下结合附图对本发明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发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-2所示，本发明提供一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，包括铝电解电容器1，铝电解电容器1的一侧设置有阳电极2，阳电极2的一侧设置有阴电极3，阳电极2和阴电极3的底端均与铝电解电容器1相连。
铝电解电容器1的内侧包含有三元材料层一101，三元材料层一101的外侧设置有电解层一102，电解层一102的外侧设置有三元材料层二103，三元材料层二103的外侧设置有电解层二104，电解层二104的外围设置有固定层105，固定层105的外围设置有保护层106，保护层106的外围设置有绝缘层107，利用此结构组成铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，采用多层结构对内部三元材料层进行保护，防止爆裂现象和防止漏电，减少电流失。
三元材料层一101和三元材料层二103均采用镍盐、钴盐和锰盐混合而成的三元材料，三元材料综合了LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2三种材料的优点，成本比LiCoO2大大降低，循环性能良好，其综合性能优于钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂任一单一正极材料，三元材料中，Ni是材料的主要活性物质之一，可提高材料的容量，但Ni含量过高，在循环过程中容量损失大，Co也是材料的主要活性物质之一，能提高材料的放电容量和高赔率放电性能，Mn良好的电化学惰性使材料始终保持稳定的结构，因此三元材料综合了单一组分材料的有点，由于Ni、Co、Mn原子结构相似，在保持结构不变的前提下，能以任意比例配比，得到一系列性能不同的镍钴锰三元材料，本发明采用333型三元材料，采用喷雾干燥法制备组成为333三元材料，在60～150℃高温下，镍钴锰锂硝酸盐迅速雾化，在短时间内水分蒸发，原料也迅速混匀，最后得到的粉末在900℃焙烧4h即得到最终333元材料，公式为LiNixCoyMnzO2，镍钴锰摩尔比为(x∶y∶z)为1∶1∶1，x+y+z＝1，具有循环性和安全性能强的优势。
电解层一102和电解层二104均采用电解纸制作，电解纸又称电解用石棉纸，在电解生产过程用作隔膜的一种石棉纸，其化学稳定性强，湿强度高，成形匀度好，较强的耐酸、碱和抗腐蚀性，是一种专用作电解池隔膜，石棉纸不但有强耐腐蚀性，防止电池内的酸化物质对其他材质的腐蚀和外露，同时石棉纸也具有透气性，帮助散热，排出热量起到安全性作用。
固定层105采用石墨纸制作，石墨烯是已知强度最高的材料之一，同时还具有很好的韧性，且可以弯曲，石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa，固有的拉伸强度为130GPa，而利用氢等离子改性的还原石墨烯也具有非常好的强度，平均模量可大0.25TPa，由石墨烯薄片组成的石墨纸拥有很多的孔，因而石墨纸显得很脆，然而经氧化得到功能化石墨烯，再由功能化石墨烯做成石墨纸则会异常坚固强韧，利用石墨烯制作的固定层105起到固定内部三元材料层的作用，且起到防止膨胀爆炸，起到一层保护层作用,且石墨烯具备良好的透气性利用三元材料内部的散热，缓解热量集中导致的热膨胀现象。
保护层106采用铝壳制作，铝的导电性仅次于银、铜和金，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半，铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途，铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等，铝有较好的延展性(它的延展性仅次于金和银)，在100℃～150℃时可制成薄于0.01mm的铝箔，铝壳应用铝合金材质成型，达到放置仪器仪表工具、量具等的应用的一种壳体，一般包括外壳、面板、衬板、支架等元件，利用铝材质的相关特性，铝壳作为保护层106的材质起保护内部元件的作用，防腐蚀，良好导电，且表面的氧化膜具备绝缘性，良好的散热性便于三元材料的散热，防止核心物质由于高温引起的衰老，提高铝电解电容器的使用寿命。
绝缘层107采用阻燃PPE制作，PPE树脂分子结构中无强极性基团，电性能稳定，可在广泛的温度及频率范围内保持良好的电性能，树脂的机械强度较高，耐蠕变性优良，温度变化影响甚小，PPE具有较高的耐热性，玻璃化温度高达211℃，熔点268℃，其介电常数和介电损耗角正切是工程塑料中最小的，且几乎不受温度、湿度及频率数的影响，PPE的氧指数29，为自熄材料，而高抗冲击性聚苯乙烯的氧指数17为易燃性材料，二者合一是具中等程度的可燃性，制造阻燃等级PPE时，不需要添加卤素的阻燃剂，加入含磷类阻燃剂即可达到UL94标准，减少对环境的污染，阻燃PPE可以耐高温80度，耐高温100度，耐高温120度，耐高温150度不变形，且具有抗腐蚀性，达到更高的安全性能和较强的产品韧性。
铝电解电容器1的底端采用橡胶封底，橡胶是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，加工后制成具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料，耐油、耐老化性能好，可在120℃的空气中或在150℃的油中长期使用，利用橡胶密封提高产品的密封性能，防止有害物质外泄。
在三元材料层一101内连接阳电极2端子，利用三元材料层一101内连接阳电极2的端子，便于三元材料层产生电力后将电力传导至阳电极2的端子，再利用端子传输至阳电极，使电力有效输出。
在三元材料层二103内连接阴电极3端子，利用三元材料层二103内连接阴电极3的端子，利用阴电极3将电力流入阴电极3的端子，再通过阴电极3的端子流入三元材料层二103内，便于电力的有效流入产生电能的交互作用。
实施例2
具体的，采用喷雾干燥法制备组成为三元材料层一101和三元材料层二103的混合物质，在60～150℃高温下，镍钴锰锂硝酸盐迅速雾化，在短时间内水分蒸发，原料也迅速混匀，最后得到的粉末在900℃焙烧4h即得到最终三元材料层一101和三元材料层二103的混合物质，按照不同的尺寸要求将电解纸剪切为需要的尺寸，再将三元材料层二103混合物置于电解层二104顶端，同时将阴电极3的端子放置与三元材料层二103顶端，继续在三元材料层二103的顶端放置电解层一102，再放置三元材料层一101于电解层一102顶端，继续放置阳电极2的端子在三元材料层一101顶端，利用固定层105包裹住三元材料层，继续将固定层105放置于保护层106内，利用绝缘层107再次包裹保护层106，利用封口橡皮将底口封住，漏出阳电极2和阴电极3，完成电解铝电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池制作。
值得注意的是，本发明技术整个技术方案中，采用三元材料作为正极材料的动力锂电池，其具有容量高、循环稳定性好、成本适中等重要优点，利用三元材料替代电解液防止使用过程中遇高温则易挥发的特性，防止漏电现象，提高铝电解电容器1的使用寿命，利用多层的保护结构，分别为固定层105、保护层106和绝缘层107达到多重保护作用，同时防止电流失，提高铝电解电容器的使用效率，防止爆破，提高安全性的特点。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，包括铝电解电容器(1)，所述铝电解电容器(1)的一侧设置有阳电极(2)，所述阳电极(2)的一侧设置有阴电极(3)，所述阳电极(2)和阴电极(3)的底端均与铝电解电容器(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述铝电解电容器(1)的内侧包含有三元材料层一(101)，所述三元材料层一(101)的外侧设置有电解层一(102)，所述电解层一(102)的外侧设置有三元材料层二(103)，所述三元材料层二(103)的外侧设置有电解层二(104)，所述电解层二(104)的外围设置有固定层(105)，所述固定层(105)的外围设置有保护层(106)，所述保护层(106)的外围设置有绝缘层(107)。
3.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述三元材料层一(101)和三元材料层二(103)均采用镍盐、钴盐和锰盐混合而成的三元材料。
4.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述电解层一(102)和电解层二(104)均采用电解纸制作。
5.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述固定层(105)采用石墨纸制作。
6.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述保护层(106)采用铝壳制作。
7.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述绝缘层(107)采用阻燃PPE制作。
8.根据权利要求1所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述铝电解电容器(1)的底端采用橡胶封底。
9.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述在三元材料层一(101)内连接阳电极(2)端子。
10.根据权利要求2所述的一种基于铝电解电容器型镍钴锰三元材料高容量锂离子电池，其特征在于，所述在三元材料层二(103)内连接阴电极(3)端子。
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| CN105355980A (zh) * | 2015-11-06 | 2016-02-24 | 深圳市力赛科技有限公司 | 一种铝电解电容器型锂离子电池的制备方法 |
| CN105406132A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-03-16 | 李朝 | 一种高安全性的铝电解电容器型镍钴锰三元材料锂离子电池 |
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- 2019-08-13 CN CN201910748105.8A patent/CN110415977A/zh active Pending
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