CN202996958U - 一种锂离子二次电池非对称负极极片 - Google Patents
一种锂离子二次电池非对称负极极片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN202996958U CN202996958U CN2012207089898U CN201220708989U CN202996958U CN 202996958 U CN202996958 U CN 202996958U CN 2012207089898 U CN2012207089898 U CN 2012207089898U CN 201220708989 U CN201220708989 U CN 201220708989U CN 202996958 U CN202996958 U CN 202996958U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- negative pole
- current collector
- pole piece
- battery
- asymmetric
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 11
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- 229910021385 hard carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 12
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 9
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 9
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 6
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 2
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 2
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 2
- 239000002296 pyrolytic carbon Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 description 1
- 244000017020 Ipomoea batatas Species 0.000 description 1
- 235000002678 Ipomoea batatas Nutrition 0.000 description 1
- 244000151018 Maranta arundinacea Species 0.000 description 1
- 235000010804 Maranta arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 240000006394 Sorghum bicolor Species 0.000 description 1
- 235000011684 Sorghum saccharatum Nutrition 0.000 description 1
- 235000012419 Thalia geniculata Nutrition 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910002114 biscuit porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N butadiene-styrene rubber Chemical compound C=CC=C.C=CC1=CC=CC=C1 MTAZNLWOLGHBHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 1
- 229940099112 cornstarch Drugs 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000012938 design process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 229910021437 lithium-transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002931 mesocarbon microbead Substances 0.000 description 1
- 229920000368 omega-hydroxypoly(furan-2,5-diylmethylene) polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 1
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 229940100486 rice starch Drugs 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
本实用新型涉及一种锂离子二次电池非对称负极极片,包括负极集流体和设置在负极集流体上的极耳,其特征在于:所述负极集流体的正面设置有石墨涂层、负极集流体反面设置有硬炭涂层。石墨涂层和负极集流体的接触面积与硬炭涂层与负极集流体的接触面积相等。本实用新型的出发点是在不改变材料性能的基础上,只通过对电池极片的特殊设计,来提升电池的性能。只需在极片设计与涂布工艺上进行改变即可达到提升电池性能的目的,简单易行。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池领域,具体的讲是一种锂离子二次电池非对称负极极片。
背景技术
随着各种便携式电子设备及电动汽车的广泛应用和快速发展,对化学电源的需求和性能需求急剧增长。和其它化学电源相比,锂离子电池以其长寿命和高功率特性等优势成功并广泛应用于终端移动电子设备领域。目前,商品化锂电池中大多采用锂过渡金属氧化物/石墨体系。随着信息技术的迅速发展,以移动电话、笔记本电脑为代表的便携式设备不断向小型化、薄型化方向发展,因此对电池的能量密度、成本以及安全性提出更高的要求。已商品化锂电池的性能已越来越不能满足上述发展的要求,其中负极材料是重要的制约因素之一。
锂离子电池的关键技术之一在于对负极材料的研究,从而提高电池的性能。石墨材料具有导电性好、结晶度高、价格低廉、安全性高等特点,是目前商业用锂离子电池生产中最主要的负极材料。但是石墨材料的理论容量最高只有372mAh/g。随着社会的发展,人们对锂电池能量密度的要求越来越高,而石墨材料的容量在一定程度上制约了锂电池能量密度的进一步提高。此外,石墨充放电曲线是一条很长的平台,很难根据电压来判断电池的荷电状态,这给电池管理系统增加了难度。
与石墨相比,硬炭虽经过高温处理,石墨网平面仍不发达(Lc小),堆叠层数少(La小),排列紊乱(d 002 大),微孔多,为锂的贮存提供了良好的场所。硬炭以其无规排序所具有的较高容量、低造价和优良循环性能引起了人们的极大兴趣。而且硬炭的充放电曲线是“斜坡”状的,可以建立电压与电池荷电状态的关系,便于电源管理。但是,由于硬炭材料本身缺陷较多,所以尽管经过改性,一般其不可逆容量都高于10%,在循环过程中容易出现电解液不足,这点在软包电池中尤为突出。这些阻碍了硬炭材料在锂离子电池上大规模商业化使用。
相关对锂电池电芯改进的专利,专利如申请号为CN200410021395.X,申请日为2004-3-16,名称为“一种改性的锂离子电池负极材料、负极及电池”的发明专利,其技术方案为:一种改性的锂离子电池负极材料、负极及电池,负极材料由平均直径范围在1nm-500nm的准一维纳米碳材料改性而成,准一维纳米碳材料占负极材料总重量的0.1%-50%;负极材料的基础材料选自天然石墨、中间相炭微球、无定形碳、硬炭、热解炭、石油焦、沥青基碳纤维等碳质材料、锡基、硅基材料之一种或多种。大量实验证明,经纳米碳管/纳米碳纤维改性的锂离子电池负极的循环寿命、充放电容量、放电倍率等技术指标均获得提高,从而有效提高了锂离子电池的性能。上述专利的出发点是使用纳米管制备改性的负极材料,本质上是使用纳米管这种高性能导电剂来提高负极材料的性能。即通过改变材料提升电池性能,这样提高了生产成本以及增加了制造工艺的难度。
实用新型内容
为了克服现有的锂离子电池负极存在的上述问题,现在提出一种锂离子二次电池非对称负极极片。
为实现上述技术效果,本实用新型的技术方案如下:
一种锂离子二次电池非对称负极极片,包括负极集流体和设置在负极集流体上的极耳,其特征在于:所述负极集流体的正面设置有石墨涂层、负极集流体反面设置有硬炭涂层。
所述石墨涂层和负极集流体的接触面积与硬炭涂层与负极集流体的接触面积相等。
所述负极集流体的长度为50-500mm,宽度为30-400mm,厚度为8~20μm。
所述极耳长为10-50mm,宽为3-15mm。
所述石墨涂层的厚度为50~100μm。
所述硬炭涂层的厚度为60~120μm。
本实用新型的优点在于:
1、本实用新型的出发点是在不改变材料性能的基础上,只通过对电池极片的特殊设计,来提升电池的性能。只需在极片设计与涂布工艺上进行改变即可达到提升电池性能的目的,简单易行。
2、没有使用昂贵的纳米管等材料,不会提高电池成本;
3、通过极片结构的改进,既充分发挥了硬炭材料的优点,又在一定程度上弥补了硬炭材料的缺陷。
4、本实用新型用到的原料价格低廉,来源丰富,制备工艺简单,易于控制,利于实现规模化工业生产。
5、本实用新型的负极一侧为硬炭,因此电极整体充放电曲线为“斜坡”装,容易建立电压与电池荷电状态的关系,便于电源管理。
6、本实用新型的负极将硬炭材料的用量降低了一半,可以在一定程度上克服电池在长时间循环过程中出现电解液不足的现象,延长了电池寿命。
7、本实用新型的负极使用了比容量较高的硬炭,因此能量密度比传统单纯用石墨的负极高。
附图说明
图1为本实用新型的负极正视图。
图2为本实用新型的负极侧视图。
图中各附图标记如下:集流体1、石墨涂层2、硬炭涂层3、极耳4。
具体实施方式
结合附图1、图2,一种锂离子二次电池非对称负极极片,包括负极集流体1和设置在集流体1上的极耳4,所述负极集流体1的正面设置有石墨涂层2、负极集流体1反面设置有硬炭涂层3。负极呈正反两面非对称的结构。所述石墨涂层2和负极集流体1的接触面积与硬炭涂层3与负极集流体1的接触面积相等。极耳4为集流体1上预留的不涂布任何活性物质的部分经过裁切得到。
石墨涂层2是指由石墨负极材料和导电剂、粘结剂以及溶剂混合形成。所述的硬炭涂层3是指由树脂碳、有机聚合物热解碳或者淀粉基热解碳形成的硬炭材料和导电剂、粘结剂以及溶剂混合形成。导电剂为本领域所公知的所有导电剂,包括碳纤维、石墨、碳颗粒。粘结剂为本领域所公知的所有粘结剂,包括聚偏氟乙烯、聚丁苯橡胶、聚乙烯醇。
上述树脂碳层为酚醛树脂层、环氧树脂层或者聚糠醇层;所述的有机聚合物热解碳层为聚四氟乙烯层PFA、聚氯乙烯层PVC、聚偏氟乙烯PVDF层或聚乙聚丙烯腈层PAN;所述的淀粉基热解碳为大米淀粉层、玉米淀粉层、高粱淀粉层、小麦淀粉层、木薯淀粉层、甘薯淀粉层或者马铃薯淀粉层。
负极集流体1的长度为50-500mm,宽度为30-400mm,厚度为8~20μm。极耳4长为10-50mm,宽为3-15mm。石墨涂层2的厚度为50~100μm。硬炭涂层3的厚度为60~120μm。
以上仅是本实用新型的具体应用范例,对本实用新型的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外,本实用新型还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变化形式的技术方案,均落在本实用新型所要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种锂离子二次电池非对称负极极片,包括负极集流体(1)和设置在负极集流体(1)上的极耳(4),其特征在于:所述负极集流体(1)的正面设置有石墨涂层(2)、负极集流体(1)反面设置有硬炭涂层(3)。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子二次电池非对称负极极片,其特征在于:所述石墨涂层(2)和负极集流体(1)的接触面积与硬炭涂层(3)与负极集流体(1)的接触面积相等。
3.根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池非对称负极极片,其特征在于:所述负极集流体(1)的长度为50-500mm,宽度为30-400mm,厚度为8~20μm。
4.根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池非对称负极极片,其特征在于:所述极耳(4)长为10-50mm,宽为3-15mm。
5.根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池非对称负极极片,其特征在于:所述石墨涂层(2)的厚度为50~100μm。
6.根据权利要求2所述的一种锂离子二次电池非对称负极极片,其特征在于:所述硬炭涂层(3)的厚度为60~120μm。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012207089898U CN202996958U (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 一种锂离子二次电池非对称负极极片 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2012207089898U CN202996958U (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 一种锂离子二次电池非对称负极极片 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN202996958U true CN202996958U (zh) | 2013-06-12 |
Family
ID=48568092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2012207089898U Expired - Lifetime CN202996958U (zh) | 2012-12-20 | 2012-12-20 | 一种锂离子二次电池非对称负极极片 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN202996958U (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107394109A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-11-24 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种电极涂布方法及采用该涂布方法制作的电极 |
WO2023060493A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
-
2012
- 2012-12-20 CN CN2012207089898U patent/CN202996958U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107394109A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-11-24 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种电极涂布方法及采用该涂布方法制作的电极 |
WO2023060493A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 电极组件、二次电池、电池模块、电池包及用电装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tie et al. | Hybrid energy storage devices: Advanced electrode materials and matching principles | |
Liu et al. | A flexible alkaline rechargeable Ni/Fe battery based on graphene foam/carbon nanotubes hybrid film | |
Huang et al. | Hybrid composite Ni (OH) 2@ NiCo2O4 grown on carbon fiber paper for high-performance supercapacitors | |
CN105355457B (zh) | 锂离子电容器及其化成方法 | |
KR101060828B1 (ko) | 하이브리드 슈퍼캐패시터 | |
CN102280656A (zh) | 一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池的制备方法 | |
CN103680972A (zh) | 一种高能量高功率密度的锂离子超级电容器及其组装方法 | |
Gui et al. | Recent advances in materials and device technologies for aqueous hybrid supercapacitors | |
CN104466259A (zh) | 一种基于锂离子电容器和锂电池混合储能单体的制备方法 | |
CN104064370A (zh) | 一种实现超级电容器能量密度极大化的方法 | |
CN202094232U (zh) | 锰酸锂锂离子动力电池 | |
CN103247779A (zh) | 一种电化学活性极片的制作方法 | |
CN104882611A (zh) | 一种电化学阳极电极、包含该阳极电极的储能器件及其制备方法 | |
CN104715931A (zh) | 储能元件与超级电容器元件 | |
CN103093972A (zh) | 应用于mems超级电容器的复合膜电极材料的制备方法 | |
CN104795534A (zh) | 一种电化学阴极电极、包含该阴极电极的储能器件及其制备方法 | |
CN104733696A (zh) | 一种电化学储能器件及其制备方法 | |
CN104882630A (zh) | 一种锂离子电池裸电芯及含有该裸电芯的锂离子电池的制备方法 | |
CN202996958U (zh) | 一种锂离子二次电池非对称负极极片 | |
CN202905890U (zh) | 一种使用复合负极的锂离子二次电池 | |
CN203562322U (zh) | 一种用于锂离子电容器的预嵌锂装置 | |
CN203552954U (zh) | 锂离子电容器用预嵌锂装置 | |
KR20130093805A (ko) | 전극, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 슈퍼 캐패시터 | |
CN104538590A (zh) | 一种碳纤维布用作锂离子电池负极片的制备方法 | |
CN202839843U (zh) | 一种锂离子电池复合负极 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20180423 Address after: 610000, No. 18, West core road, hi tech West District, Sichuan, Chengdu Patentee after: DONGFANG ELECTRIC Co.,Ltd. Address before: Jinniu District Chengdu City, Sichuan province 610036 Shu Road No. 333 Patentee before: DONGFANG ELECTRIC Corp. |
|
CX01 | Expiry of patent term | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130612 |