CN113659106A - 一种少层结构的电池装置 - Google Patents

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简文龙
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Abstract

本发明提供了一种少层结构的电池装置。所述少层结构的电池装置包括电池壳体和设于所述电池壳体内的电池组件，所述电池组件包括电池结构和电解质，所述电池结构包括正极电极件、负极电极件以及隔膜，所述正极电极件、正极电极件、负极电极件以及隔膜组成少层结构，所述隔膜用于电性隔离所述正极电极件和所述负极电极件。本发明的少层结构的电池装置的有效空间较大，正极电极件和负极电极件的填充空间较多，少层结构的电池装置的能量密度较好。

Description

一种少层结构的电池装置
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种少层结构的电池装置。
背景技术
随着新能源技术的日益发展，锂电池行业成为新能源领域发展的潮流。现有的，锂电池内的电芯结构由正极电极件、负极电极件以及隔膜卷绕形成，或者，电芯结构由正极电极件、负极电极件以及隔膜叠片形成，其中，隔膜占用电芯结构的空间较多，正极电极件和负极电极件的填充空间较为有限，导致电池装置的能量密度较低。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种少层结构的电池装置。
一种少层结构的电池装置，所述少层结构的电池装置包括电池壳体和设于所述电池壳体内的电池组件，所述电池组件包括电池结构和电解质，所述电池结构包括正极电极件、负极电极件以及隔膜，所述正极电极件、正极电极件、负极电极件以及隔膜组成少层结构，所述隔膜用于电性隔离所述正极电极件和所述负极电极件。
进一步的，所述正极电极件和所述负极电极件沿所述电池壳体的轴向从上至下依次设置，所述隔膜夹设于正极电极件和所述负极电极件之间。
进一步的，所述正极电极件为钴酸锂材料或者镍酸锂材料或者锰酸锂材料或者镍钴锰酸锂材料或富锂锰材料。
进一步的，所述负极电极件为金属锂材料或者硅基材料或者银碳纳米复合材料。
进一步的，所述隔膜由绝缘材料制成，所述电解质的种类为固态电解质或者液态电解质或者凝胶电解质。
进一步的，所述电解质为固态电解质，所述固态电解质为聚合物固态电解质或者氧化物固态电解质或者氧化物晶态固体电解质或者硫化物晶态固体电解质。
进一步的，所述电池壳体包括第一部分和设于所述第一部分内的第二部分，所述第一部分和所述第二部分均由具有导电性的金属材料制成，所述第二部分内容纳有所述电池组件，所述第二部分与所述正极电极件和所述负极电极件中的一个电连接，所述第一部分与所述正极电极件和所述负极电极件中的另一个电连接。
进一步的，所述第一部分和所述第二部分之间夹设有密封件，所述密封件由绝缘材料制成，所述密封件用于电性隔离所述第一部分和所述第二部分。
进一步的，所述第二部分内设有绝缘件，所述绝缘件由绝缘材料制成，所述绝缘件用于电性隔离所述第二部分和所述负极电极件。
本发明的少层结构的电池装置中，正极电极件为发泡成型体，便于加工成型，且不易变形；隔膜的设置数量为单层，单层的隔膜相较于采用卷绕/叠片的多层隔膜，能够提高少层结构的电池装置的有效空间，使得正极电极件和负极电极件的填充空间更多，提高了少层结构的电池装置的能量密度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的少层结构的电池装置的结构示意图；
图2为图1所示少层结构的电池装置的剖视图；以及
图3为图1所示少层结构的电池装置的爆炸图。
附图中标号为：
少层结构的电池装置100，正极电极件211，第二部分12，电池壳体10，负极电极件212，密封件22，电池组件20，隔膜213，绝缘件23，电池结构21，第一部分11。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1-图3，本发明提供了一种少层结构的电池装置100，少层结构的电池装置100包括电池壳体10和设于电池壳体10内的电池组件20，电池组件20包括电池结构21和电解质，电池结构21包括正极电极件211、负极电极件212以及隔膜213，正极电极件211为发泡成型体，隔膜213的设置数量为单层，隔膜213用于电性隔离正极电极件211和负极电极件212。
在一个实施方式中，正极电极件211和负极电极件212沿电池壳体10的轴向从上至下依次设置，隔膜213夹设于正极电极件211和负极电极件212之间，隔膜213的设置数量为单层，单层的隔膜213相较于采用卷绕/叠片的多层隔膜，能够提高少层结构的电池装置100的有效空间，使得正极电极件和负极电极件的填充空间更多，提高了少层结构的电池装置100的能量密度。可以理解的，在另一个实施方式中，负极电极件212和正极电极件211沿电池壳体10的轴向从上至下依次设置，只要隔膜213阻隔正极电极件211和负极电极件212接触即可。
其中，正极电极件211和负极电极件212均由导电材料制成，正极电极件211用作正极接触，负极电极件212用作负极接触。具体的，正极电极件211为发泡成型体，便于加工成型，且不易变形，正极电极件211可以由钴酸锂或者镍酸锂或者锰酸锂或者镍钴锰酸锂或者富锂锰材料等材料制成，负极电极件212可以由金属锂或者硅基或者银碳纳米复合层等材料制成，以实现更大的容量、循环寿命以及安全性。
其中，对隔膜213的形状不做限制，例如，在一个实施方式中，隔膜213大致呈片体状。此外，隔膜213由PE(POLYETHYLENE，聚乙烯)材料或者PP(POLYPROPYLENE，聚丙烯)材料等绝缘材料制成，隔膜213的种类可以为固态隔膜或者普通隔膜。隔膜213用于阻隔正极电极件211和负极电极件212接触而短路，此外，隔膜213还具有使电解质离子通过的功能。
其中，所述电解质的种类可以为固态电解质或者液态电解质或者凝胶电解质，在此不做限制。
例如，在一个实施方式中，所述电解质为固态电解质，所述固态电解质为聚合物固态电解质或者氧化物固态电解质或者氧化物晶态固体电解质或者硫化物晶态固体电解质。在一个实施方式中，所述固态电解质为聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质可以为具有高离子传导性的高分子和金属盐的复合物材料。例如，所述聚合物固态电解质一般选用玻璃化温度低、极性大、无定形结构的高分子材料，其中以聚醚高分子及其衍生物最为常见；盐类多使用低解离能的碱金属、碱土金属盐。
所述固态电解质相较于液体有机电解液，具有封装方便、抗冲击抗震动性能好、耐温度和压力性能好、电化学稳定性和范围广、安全性能较好等有益效果。
具体的，由于所述固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，因此，安全性能更高；进一步的，由于所述固态电解质拥有较宽的电化学窗口，可以装更多的高电压正极材料，由此，固态电池体积小、稳定，可以让电池管理更为简化，能量密度提高；进一步的，在传统锂离子电池中，隔膜213和电解液加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量，所述固态电解质减小了少层结构的电池装置100的体积和质量；更进一步的，所述固态电解质解决了液态电解质在充放电过程中形成的固体电解质界面膜的问题和锂枝晶现象，提升了锂电池的循环性和使用寿命。
请参阅图1-图3，在一个实施方式中，电池壳体10可以由铁或者钢等导电性较好的金属材料制成，以使得电池壳体10更为坚硬，当电池组件20安装到电池壳体10内，由硬质材料制成的电池壳体10起到了保护电池组件20的效果，提高了少层结构的电池装置100整体的使用寿命。
其中，电池壳体10包括第一部分11和设于第一部分11内的第二部分12，第二部分12内容纳有电池组件20，第二部分12与正极电极件211和负极电极件212中的一个电连接，第一部分11与正极电极件211和负极电极件212中的另一个电连接，第一部分11和第二部分12用于和其他零部件电性连接，以使得少层结构的电池装置100能够向其他零部件供电。例如，在一个实施方式中，第一部分11与负极电极件212电连接，第二部分12与正极电极件211电连接。
具体的，第一部分11和第二部分12为两个独立的元件，两者可以采用液封或者铆接等方式密封，只要第一部分11和第二部分12互不接触即可。例如，第一部分11呈上端开口的中空筒状结构，第二部分12呈下端开口的中空筒状结构，当第一部分11和第二部分12安装到位，正极电极件211和第二部分12的腔顶壁电性连接，负极电极件212和第一部分11的腔底壁电性连接。
其中，第一部分11和第二部分12之间夹设有密封件22，密封件22由硅胶或者橡胶等密封性较好的绝缘材料制成，密封件22用于电性隔离第一部分11和第二部分12，防止两者接触后短路，此外，密封件22用于密封第一部分11和第二部分12之间的间隙，以提高第一部分11和第二部分12之间的密封性。
其中，第二部分12内设有绝缘件23，绝缘件23由硅胶或者橡胶等绝缘材料制成，绝缘件23用于电性隔离第二部分12和负极电极件212，防止两者接触后短路。
本发明的少层结构的电池装置100中，正极电极件211为发泡成型体，便于加工成型，且不易变形；隔膜213的设置数量为单层，单层的隔膜213相较于采用卷绕/叠片的多层隔膜，能够提高少层结构的电池装置100的有效空间，使得正极电极件和负极电极件的填充空间更多，提高了少层结构的电池装置100的能量密度。本发明的少层结构的电池装置100便于成型，可以定制任意形状扣式电池，由于外形的多样化，对蓝牙耳机，电子数码类的应用设计也多样化，此外，项目产品技术先进，市场前景广阔，经济效益好。
上述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种少层结构的电池装置，其特征在于：所述少层结构的电池装置包括电池壳体和设于所述电池壳体内的电池组件，所述电池组件包括电池结构和电解质，所述电池结构包括正极电极件、负极电极件以及隔膜，所述正极电极件、正极电极件、负极电极件以及隔膜组成少层结构，所述隔膜用于电性隔离所述正极电极件和所述负极电极件。
2.如权利要求1所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述正极电极件和所述负极电极件沿所述电池壳体的轴向从上至下依次设置，所述隔膜夹设于正极电极件和所述负极电极件之间。
3.如权利要求1所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述正极电极件为钴酸锂材料或者镍酸锂材料或者锰酸锂材料或者镍钴锰酸锂材料或富锂锰材料。
4.如权利要求1所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述负极电极件为金属锂材料或者硅基材料或者银碳纳米复合材料。
5.如权利要求1所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述隔膜由绝缘材料制成，所述电解质的种类为固态电解质或者液态电解质或者凝胶电解质。
6.如权利要求5所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述电解质为固态电解质，所述固态电解质为聚合物固态电解质或者氧化物固态电解质或者氧化物晶态固体电解质或者硫化物晶态固体电解质。
7.如权利要求1所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述电池壳体包括第一部分和设于所述第一部分内的第二部分，所述第一部分和所述第二部分均由具有导电性的金属材料制成，所述第二部分内容纳有所述电池组件，所述第二部分与所述正极电极件和所述负极电极件中的一个电连接，所述第一部分与所述正极电极件和所述负极电极件中的另一个电连接。
8.如权利要求7所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述第一部分和所述第二部分之间夹设有密封件，所述密封件由绝缘材料制成，所述密封件用于电性隔离所述第一部分和所述第二部分。
9.如权利要求8所述的少层结构的电池装置，其特征在于：所述第二部分内设有绝缘件，所述绝缘件由绝缘材料制成，所述绝缘件用于电性隔离所述第二部分和所述负极电极件。
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