CN207677018U - 一种高能量密度锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高能量密度锂离子电池，包括电池壳体，电池壳体内部设置有第一正极片，第一正极片外侧设置有包围第一正极片的第一负极圈，第一负极圈外侧设置有包围第一负极圈的第二正极圈，第二正极圈外侧设置有包围第二正极圈的第二负极圈，电池壳体内填充有电解液，电解液完全淹没第一正极片、第一负极圈、第二正极圈和第二负极圈，第一正极片与第一负极圈之间、第一负极圈与第二正极圈之间、第二正极圈与第二负极圈之间均设置有环形隔膜，环形隔膜顶端、底端分别与电池壳体顶端、底端固定连接，该装置使锂离子电池的能量密度更高，使锂离子电池所能提供的电量更大，使锂离子电池的用途更广泛，且能够延长锂离子电池使用寿命。

Description

一种高能量密度锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体为一种高能量密度锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品。

锂离子电池能量密度大，平均输出电压高。自放电小，好的电池，每月在2％以下(可恢复)。没有记忆效应。工作温度范围宽为-20℃～60℃。循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达100％，而且输出功率大。使用寿命长。不含有毒有害物质，被称为绿色电池。

锂离子电池的最主要的性能之一便是能量密度，这也是阻碍锂离子电池发展的最主要因素，现有的锂离子电池，通常都是由位于电池两侧的正极和负极，以及连接正极、负极的电解液组成，且在正极和负极之间的电解液内添加仅能供锂离子自由通过的隔膜，使得电池实现充电和放电的目的，但是，现有的锂离子电池的能量密度很低，无法广泛应用在各种用电设施上，使得锂离子电池的使用受到限制。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本实用新型提供一种高能量密度锂离子电池，该装置能够使锂离子电池的能量密度更高，使得锂离子电池所能提供的电量更大，使得锂离子电池的用途更广泛，且能够延长锂离子电池的使用寿命，能有效的解决背景技术提出的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高能量密度锂离子电池，包括电池壳体，所述电池壳体的内部中央设置有第一正极片，且在第一正极片的外侧设置有包围第一正极片的第一负极圈，所述第一负极圈的外侧设置有包围第一负极圈的第二正极圈，且在第二正极圈的外侧设置有包围第二正极圈的第二负极圈，所述电池壳体内填充有电解液，且电解液完全淹没第一正极片、第一负极圈、第二正极圈和第二负极圈，所述第一正极片与第一负极圈之间、第一负极圈与第二正极圈之间、第二正极圈与第二负极圈之间均设置有环形隔膜，且环形隔膜的顶端、底端分别与电池壳体的顶端、底端固定连接。

进一步地，所述第一正极片和第二正极圈的顶端均连接有正接触片，且正接触片均穿过电池壳体并在电池壳体的外部交叉连接。

进一步地，所述第一负极圈和第二负极圈的顶端均连接有负接触片，且负接触片均穿过电池壳体并在电池壳体的外部交叉连接。

进一步地，所述电池壳体的顶面和底面均设置有向外凸起的液槽。

进一步地，所述电池壳体的内壁设置有保护层。

进一步地，所述第一正极片、第一负极圈、第二正极圈和第二负极圈的高度均相等。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型通过将电池的正极部分和负极部分设置成一圈套一圈，使得正极部分和负极部分均能够与电解液充分接触，使正极部分锂离子的活性大大增强，有利于提高锂离子电池的能量密度，使电池所能储存的电量大大增加，使锂离子电池的用途更加广泛；

(2)本实用新型使得锂离子电池所需要的电解液的容量大大减小，使锂离子电池的能量密度提高，同时，使得正极部分和负极部分氧化的可能性减小，使得电解液被消耗的可能性减小，能够延长锂离子电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的俯视结构示意图。

图中标号：

1-电池壳体；2-第一正极片；3-第一负极圈；4-第二正极圈；5-第二负极圈；6-电解液；7-环形隔膜；8-正接触片；9-负接触片；10-液槽；11-保护层。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种高能量密度锂离子电池，包括电池壳体1，所述电池壳体1的内部中央设置有第一正极片2，且在第一正极片2的外侧设置有包围第一正极片2的第一负极圈3，所述第一负极圈3的外侧设置有包围第一负极圈3的第二正极圈4，且在第二正极圈4的外侧设置有包围第二正极圈4的第二负极圈5，第一正极片2和第二正极圈4由锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂等活性材料制成，能够提供电池所需的活性锂离子，第一负极圈3和第二负极圈5由石墨，或近似石墨结构的碳组成。

所述第一正极片2、第一负极圈3、第二正极圈4和第二负极圈5的高度均相等，使得锂离子能够最大化的在电池的正极部分和负极部分穿梭移动，使锂离子电池能够实现充电和放电的过程，第一正极片2可以为薄片状结构或柱形结构，第二正极圈4、第一负极圈3和第二负极圈5为矩形圈状结构或圆环形结构，使得锂离子的移动方向增多，有利于提高锂离子的活性，从而提高了锂离子电池的能量密度。

所述电池壳体1内填充有电解液6，且电解液6完全淹没第一正极片2、第一负极圈3、第二正极圈4和第二负极圈5，电解液6由溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂组成，或使用凝胶状电解液，为锂离子的移动提供介质，使得第一正极片2、第一负极圈3、第二正极圈4、第二负极圈5与电解液6充分接触，使锂离子的活性增强，有利于提高锂离子电池的能量密度，使锂离子电池所能储存的电量大大增加，使锂离子电池能够适用更大范围的用电设备。

同时，这样的结构设计也能够使电解液6在实现作用的前提下大大减少了在锂离子电池中所占的比例，从而间接的提高了锂离子电池的能量密度，此外，电解液6在理论上是不会消耗的，但在实际使用中，由于锂离子电池正极部分和负极部分的氧化，会使得电解液6持续不断的缓慢消耗，从而使锂离子电池的使用寿命降低，而该种结构能够使第一正极片2、第一负极圈3、第二正极圈4、第二负极圈5被氧化的可能性降低，使得电解液6被消耗的速度减慢，从而提高了锂离子电池的使用寿命。

所述电池壳体1的顶面和底面均设置有向外凸起的液槽10，液槽10能够小幅度增加锂离子电池中电解液6的量，使得电解液6在保证提高锂离子电池能量密度的前提下，有了补给，使得锂离子电池的使用寿命更加延长。

所述电池壳体1的内壁设置有保护层11，保护层11可以保护锂离子电池内的电解液6，防止电解液6泄露或与外界反应，从而提高锂离子电池的稳定性。

所述第一正极片2与第一负极圈3之间、第一负极圈3与第二正极圈4之间、第二正极圈4与第二负极圈5之间均设置有环形隔膜7，且环形隔膜7的顶端、底端分别与电池壳体1的顶端、底端固定连接，环形隔膜7为特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过，从而实现锂离子电池的功能，环形隔膜7可以根据第一正极片2等具体的结构形状设置成矩形圈状结构或圆环形结构。

所述第一正极片2和第二正极圈4的顶端均连接有正接触片8，且正接触片8均穿过电池壳体1并在电池壳体1的外部交叉连接，所述第一负极圈3和第二负极圈5的顶端均连接有负接触片9，且负接触片9均穿过电池壳体1并在电池壳体1的外部交叉连接，正接触片8和负接触片9用于连接外接的用电设备，从而实现锂离子电池的功能，将第一正极片2和第二正极圈4通过正接触片8连接在一起、第一负极圈3和第二负极圈5通过负接触片9连接在一起可以增大锂离子电池的输出电流，当然，也可以将第一负极圈3和第二正极圈4连接在一起，第一正极片2和第二负极圈4连接电池的输入、输出，使得锂离子电池的输出电压增大。

值得一提的是，本实用新型作为示范只采用两组正、负极结构组成，在实际使用中，可以根据不同的需求，选用更多组此类结构，以达到更高的电压或电流输出。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (6)

1.一种高能量密度锂离子电池，包括电池壳体(1)，其特征在于：所述电池壳体(1)的内部中央设置有第一正极片(2)，且在第一正极片(2)的外侧设置有包围第一正极片(2)的第一负极圈(3)，所述第一负极圈(3)的外侧设置有包围第一负极圈(3)的第二正极圈(4)，且在第二正极圈(4)的外侧设置有包围第二正极圈(4)的第二负极圈(5)，所述电池壳体(1)内填充有电解液(6)，且电解液(6)完全淹没第一正极片(2)、第一负极圈(3)、第二正极圈(4)和第二负极圈(5)，所述第一正极片(2)与第一负极圈(3)之间、第一负极圈(3)与第二正极圈(4)之间、第二正极圈(4)与第二负极圈(5)之间均设置有环形隔膜(7)，且环形隔膜(7)的顶端、底端分别与电池壳体(1)的顶端、底端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述第一正极片(2)和第二正极圈(4)的顶端均连接有正接触片(8)，且正接触片(8)均穿过电池壳体(1)并在电池壳体(1)的外部交叉连接。

3.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述第一负极圈(3)和第二负极圈(5)的顶端均连接有负接触片(9)，且负接触片(9)均穿过电池壳体(1)并在电池壳体(1)的外部交叉连接。

4.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述电池壳体(1)的顶面和底面均设置有向外凸起的液槽(10)。

5.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述电池壳体(1)的内壁设置有保护层(11)。

6.根据权利要求1所述的一种高能量密度锂离子电池，其特征在于：所述第一正极片(2)、第一负极圈(3)、第二正极圈(4)和第二负极圈(5)的高度均相等。