CN206364135U - 一种新型锂离子电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型锂离子电池结构，包括正极层、负极层、凝胶电解质膜层以及缓冲层，正极层、负极层和凝胶电解质膜层设置在基板上，形成一个锂离子电芯，锂离子经过凝胶电解质膜层在正极层和负极层之间传导，缓冲层设置在正极层和凝胶电解质膜层之间，并且抑制锂离子在正极层和凝胶电解质膜层间的界面附近的不均匀分布，并且缓冲层是通过在正极层上层积形成，锂离子电芯外还包裹有弹性纤维层，采用上述技术方案可以非常简便、高效地制备锂电池。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电池，尤指一种新型锂离子电池结构。
背景技术
目前国内生产的聚合物锂离子电池为液态锂离子软包装电池(软包电池)，这种电池热稳定性差，耐压冲击、重力冲击、针刺等容易发生鼓掌或者爆炸，安全性能低；且随着锂离子电池向大型动力电源应用领域方面的迅速发展，电池的容量和能量密度不断增大，其电流倍率和功率密度也不断提高，从而使锂离子电池的安全问题日趋突出。锂离子内部材料的自身稳定性会直接导致电池着火、爆炸。而国际知名品牌生产的聚合物电池(固态电池)，已经解决了上述问题，但是，生产上述固态聚合物电池需要的生产设备昂贵，且制造工艺复杂，导致成本比较高。由于正极层的氧化物离子比固体电解质层的聚合物锂离子更容易吸引锂离子，因此在电解质的正极层一侧的区域中会形成缺乏锂离子的层，由于缺乏锂离子，该耗尽层具有高的电阻率，因此使电池的容量降低锂电池的容量，如果锂电池的容量势必会增加正极层的厚度，且制造难度会增加。
实用新型内容
为了解决上述问题的一个或多个，本实用新型提供一种新型锂离子电池结构，本实用新型解决技术问题采用了以下技术方案：
根据本实用新型的一个方面，本实用新型的新型锂离子电池结构，包括正极层、负极层、凝胶电解质膜层以及缓冲层，正极层、负极层和凝胶电解质膜层设置在基板上，形成一个锂离子电芯，锂离子经过凝胶电解质膜层在正极层和负极层之间传导，缓冲层设置在正极层和凝胶电解质膜层之间，并且抑制锂离子在正极层和凝胶电解质膜层间的界面附近的不均匀分布，并且缓冲层是通过在正极层上层积形成，锂离子电芯外还包裹有弹性纤维层。
在一些实施方式中，凝胶电解质膜层为聚乙烯、聚丙烯或其组合而成的微孔薄膜，并在微孔薄膜的内表面上涂覆有聚合物凝胶涂层。
在一些实施方式中，弹性纤维层呈网格状结构。
在一些实施方式中，缓冲层的厚度为1-2μm；聚合物凝胶涂层的厚度为0.5-5μm。
上述技术方案的锂电池，采用聚合物凝胶充当电解质，聚合物电解质具有较高的离子电导率，化学稳定性和热稳定性好，避免了有机电解液的泄露，且成本较低，提高了电池的安全性能。胶化的聚合物与电解液混合成胶状电解质；将电池移送到冷压机施加同样的压力并迅速冷却至常温，电解液被牢牢锁住在电池内部，形成凝胶电解质。通过采用普通隔膜作为隔膜，并在隔膜上涂覆凝胶聚合物，形成凝胶电解质膜层，从而可在不增加任何先进的生产设备的前提下，生产处高品质的聚合物锂离子电池，工艺简单，生产成本低。为了防止意外爆炸的发生，在锂离子电芯外包裹有弹性纤维层，该弹性纤维层最好为网格形状，爆炸发生时弹性纤维层可以有效的阻挡爆炸波和爆炸物的扩散，降低因爆炸造成的伤害。
缓冲层的厚度优选为0.8--2μm之间，虽然缓冲层具有锂离子传导性，但是缓冲层的锂离子传导性低于固体电解质层的锂离子传导性。因此，缓冲层的厚度超过1μm不是优选的，因为锂离子的迁移会被缓冲层阻断。此外，需要尽可能大地增加正极层的厚度，以便制造具有较小厚度和符合所期望的应用的容量的电池。此外，从该角度来说，缓冲层的厚度优选为1μm或更小。另一方面，缓冲层的厚度过小会使抑制电荷在固体电解质层中的不均匀分布的效果降低。因此，缓冲层的厚度优选为2nm或更大。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的锂电池的纵向剖视图；
图2为本实用新型锂电池的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1、图2所示；图1为该实施方式的锂电池的纵向剖视图，图2为锂电池的立体结构示意图，包括正极层3、缓冲层5、凝胶电解质膜层6、负极层4和负极集电体层2依次层积在正极集电体层1上，其中的正极集电体层1还起到支撑各层的基板的作用。其中正极集电体层1、正极层3、缓冲层5和凝胶电解质膜层6构成的层积体，以及单独制备由负极集电体层2和负极层4构成的另一层积体。然后可将这两个层积体堆叠，从而制得本实用新型的锂电池10。通过在正极层3和凝胶电解质膜层6之间设置缓冲层5，锂电池10就可以抑制锂离子在正极层3和凝胶电解质膜层6之间的界面附近的不均匀分布，并且抑制在凝胶电解质膜层6中形成耗尽层。此外，缓冲层5的厚度优选为0.8--2μm之间，虽然缓冲层5具有锂离子传导性，但是缓冲层5的锂离子传导性低于凝胶电解质膜层6的锂离子传导性。因此，缓冲层5的厚度超过1μm不是优选的，因为锂离子的迁移会被缓冲层5阻断。此外，需要尽可能大地增加正极层3的厚度，以便制造具有较小厚度和符合要求的容量的锂电池10。此外，缓冲层5的厚度优选为1μm或更小。另一方面，缓冲层5的厚度过小会使抑制电荷在凝胶电解质膜层6中的不均匀分布的效果降低。因此，缓冲层5的厚度优选为2nm或更大。只需通过在正极层3上层积就可以形成缓冲层5。因此，可以非常简便、高效地制备锂电池10。为了防止意外爆炸的发生，在锂离子10外包裹有弹性纤维层7，该弹性纤维层7最好为网格形状，爆炸发生时弹性纤维层7可以有效的阻挡爆炸波和爆炸物的扩散，降低因爆炸造成的伤害。
以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.一种新型锂离子电池结构，其特征在于：包括正极层、负极层、凝胶电解质膜层以及缓冲层，所述正极层、负极层和凝胶电解质膜层设置在基板上，形成一个锂离子电芯，锂离子经过凝胶电解质膜层在正极层和负极层之间传导，所述缓冲层设置在正极层和凝胶电解质膜层之间，并且抑制锂离子在正极层和凝胶电解质膜层间的界面附近的不均匀分布，并且缓冲层是通过在正极层上层积形成，所述的锂离子电芯外还包裹有弹性纤维层。
2.根据权利要求1所述的新型锂离子电池结构，其特征在于：所述的凝胶电解质膜层为聚乙烯、聚丙烯或其组合而成的微孔薄膜，并在微孔薄膜的内表面上涂覆有聚合物凝胶涂层。
3.根据权利要求1或2所述的新型锂离子电池结构，其特征在于：所述的弹性纤维层呈网格状结构。
4.根据权利要求1所述的新型锂离子电池结构，其特征在于：所述的缓冲层的厚度为1-2μm。
5.根据权利要求2所述的新型锂离子电池结构，其特征在于：所述的聚合物凝胶涂层的厚度为0.5-5μm。
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Applications Claiming Priority (1)
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2017
- 2017-01-19 CN CN201720077470.7U patent/CN206364135U/zh not_active Expired - Fee Related
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