CN209087985U - 一种二次电池正负极及设有其的二次电池 - Google Patents
一种二次电池正负极及设有其的二次电池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种二次电池正负极及设有其的二次电池,所述二次电池正负极包括凹凸状间隔排列的正极、以及与所述正极相对应紧密贴合的凹凸状间隔排列的负极。本实用新型将二次电池正负极活性材料制作成相互对应的凹凸状,紧密贴合,通过对二次电池正负极结构的合理设计,实现二次电池能量密度和功率密度的有效统一,即在不影响能量密度的同时增加功率密度。
Description
技术领域
本实用新型涉及二次电池技术领域,具体涉及一种二次电池正负极及设有其的二次电池。
背景技术
近年来,在新能源利用、汽车产业弯道超车、占据自动驾驶人工智能科技制高点、减少对外化石能源依赖、环境环保等等的综合原因下,我国新能源汽车相关产业得到蓬勃发展。不管从国家层面还是从企业层面都投入了大量的人力物力财力,从基础科研支撑到汽车配套设施再到补贴优惠政策都做足了文章。在此背景下,中国的动力电池相关行业迅猛发展,电动汽车市占率逐年升高。人们也开始对电动汽车有了越来越高的期待,然而电动汽车仍然还有很多问题亟待解决。
例如对于锂离子电池纯电动汽车,充电难仍然是目前很大的问题,因而“快充”也成了很多厂家的噱头。高能量是以牺牲功率为前提的。在目前很多乘用车在宣传快充(基本在3C)的背景下,能量密度和寿命需要做很多的优化和牺牲。除了基础设施的建设,现行锂离子电池的结构限制了其快速充放电的能力。所以就面临着即使纯电动汽车在续航里程上可以媲美甚至超过燃油车,但是依然无法实现一次充电几分钟的情况。
实现高倍率充放电是锂离子电池的一大技术难题。在正负极材料固定的情况下,提高能量密度主要依靠增加电极活性层厚度来提高能量,这样的结果不仅要求材料拥有更高的压实密度,也会带来很多的负面影响,比如内阻增大,电池重量和体积增大等。
目前的锂离子电池结构大都采用正负极材料包含一些添加剂(导电剂、粘结剂等)涂布在相应的电极极片上,然后以平行的方式排列,如图1所示,中间以隔膜隔开,然后以不同的卷绕方式,封装组装成不同的电池形状,如圆形,软包,方形。这种堆积结构要想获得更多的电量、更多的能量就需要提高负载量。一味的增加负载量的同时也会带来电极活性物质厚度的增加,增大内阻,甚至会一定程度上增大电池体积。所以说,在现有的二次电池构造下,高功率密度与高能量密度是一对矛盾的关系。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷,提供一种二次电池正负极及设有其的二次电池。本实用新型将二次电池正负极活性材料制作成相互对应的凹凸状,紧密贴合,通过对二次电池正负极结构的合理设计,实现二次电池能量密度和功率密度的有效统一,即在不影响能量密度的同时增加功率密度。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
一种二次电池正负极,包括凹凸状间隔排列的正极、以及与所述正极相对应紧密贴合的凹凸状间隔排列的负极。
进一步地,所述凹凸状间隔排列为规律性排列。
进一步地,所述正极和所述负极的形状均为波形。
进一步地,所述正极和所述负极的形状均为锯齿波形。
进一步地,所述正极和所述负极的形状均为方波形。
一种二次电池,包括如上所述的一种二次电池正负极。
进一步地,所述二次电池为液态二次电池,所述正极和所述负极之间具有隔膜和液态电解质。
进一步地,所述液态电解质溶有锂盐。
进一步地,所述二次电池为固态二次电池,所述正极和所述负极之间具有固态电解质。
进一步地,所述二次电池包括设置于所述正极外侧的正极侧集流体、以及设置于所述负极外侧的负极侧集流体。
进一步地,所述正极侧集流体包括铝箔,所述负极侧集流体包括铜箔。
本实用新型的基本原理:
对于目前商用的锂离子电池,相同的质量或体积、高的能量密度可以提供更多的能量从而在特定领域实现更好的应用,比如电动汽车。但同时也需注意功率密度也是电池的一项重要指标,尤其是动力电池。
通常高能量密度是以牺牲功率密度为前提的。对于电动汽车动力电池而言,高功率密度意味着更快的充放电能力。在需要高能量的同时,也需要高倍率性能实现高功率输出。高能量需要增加厚度,但增加厚度相应会增大内阻、抑制倍率性能、损害高功率输出,因此功率与能量是一个矛盾体。
现有的二次电池,如锂离子电池中都是采用正负极相对平行,隔膜隔开的基本构造组建。这种堆积结构要想获得更多的电量、更多的能量就需要提高负载量。一味的增加负载量的同时也会带来电极活性物质厚度的增加,使得内阻增大,甚至在一定程度上增大电池体积。所以说,在现有的电池构造下,高功率密度与高能量密度是一对矛盾的关系。
本发明通过合适的方法建立凹凸状的正负极构造,紧密贴合,增大接触面积,在相同的负载量条件下,可以实现更小的体积,更大的接触面积。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果是:
本实用新型将二次电池正负极活性材料制作成相互对应的凹凸状,紧密贴合,通过对二次电池正负极结构的合理设计,实现二次电池能量密度和功率密度的有效统一,即在不影响能量密度的同时增加功率密度,具体而言:
(1)本实用新型实现高功率密度与高能量密度的统一;
(2)本实用新型增大了正负极材料的对应面积;
(3)本实用新型在相同负载量情况下,相比现有的传统二次电池构造方式可以做到更小的体积,更薄的电极活性层厚度;
(4)本实用新型在相同负载量情况下,相比现有的传统锂离子电池构造方式可以有效降低锂离子在活性层中的传输距离。
附图说明
图1为现有二次电池结构;
图2为本实用新型二次电池结构。
图中各个附图标记的对应的部件名称是:
1-正极;2-负极;3-隔膜;4-正极侧集流体;5-负极侧集流体。
具体实施方式
为了更好地理解本实用新型的内容,下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解,这些实施例仅用于对本实用新型进一步说明,而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解,在阅读了本实用新型所述的内容后,该领域的技术人员对本实用新型作出一些非本质的改动或调整,仍属于本实用新型的保护范围。
实施例1
一种二次电池正负极,如图2所示,包括凹凸状间隔排列的正极1、以及与所述正极1相对应紧密贴合的凹凸状间隔排列的负极2。
本实施例将二次电池正负极活性材料制作成相互对应的凹凸状,紧密贴合,通过对二次电池正负极结构的合理设计,实现二次电池能量密度和功率密度的有效统一,即在不影响能量密度的同时增加功率密度。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上进行进一步优化,如图2所示,所述凹凸状间隔排列为规律性排列。
本实施例通过凹凸状规律性的间隔排列的正负极结构使得正负极制备方法更为简便,便于商业化应用。
实施例3
本实施例在实施例2的基础上进行进一步优化,如图2所示,所述正极1和所述负极2的形状均为波形。
所述正极1和所述负极2的形状均为锯齿波形。
所述正极1和所述负极2的形状均为方波形。
本实施例通过锯齿波形或方波形等波形的正负极结构使得正负极制备方法更为简便,便于商业化应用。
实施例4
一种二次电池,如图2所示,包括实施例1~3任意一个实施例所述的一种二次电池正负极。
所述二次电池为液态二次电池,如液态锂离子电池,所述正极1和所述负极2之间具有隔膜3和液态电解质。
所述液态电解质溶有锂盐。
所述二次电池为固态二次电池,如固态锂离子电池,所述正极1和所述负极2之间具有固态电解质。
所述二次电池包括设置于所述正极1外侧的正极侧集流体4、以及设置于所述负极2外侧的负极侧集流体5。
所述正极侧集流体4为铝箔,所述负极侧集流体5为铜箔。
本实施例所述二次电池实现了高功率密度与高能量密度的统一;此外,在相同负载量情况下,本实施例所述二次电池相比现有的传统二次电池构造方式可以做到更小的体积,更薄的电极活性层厚度。
本实用新型的制备方法:
(1)将正负极活性物质粉末、粘结剂和导电胶以一定比例混合在有机溶剂中,涂布在金属表面;
(2)通过包括但不限于按压、吹刮、模板、控制涂布加减速度等技术手段,将正负极活性层做成如图2所示的结构;
(3)将正负极按凹凸状对应安装,中间加入包括但不限于隔膜配以液态电解质或固态电解质。
上述说明并非对本实用新型的限制,本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内,做出的变化、改型、添加或替换,也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种二次电池正负极,其特征在于,包括凹凸状间隔排列的正极(1)、以及与所述正极(1)相对应紧密贴合的凹凸状间隔排列的负极(2)。
2.如权利要求1所述的一种二次电池正负极,其特征在于,所述凹凸状间隔排列为规律性排列。
3.如权利要求1所述的一种二次电池正负极,其特征在于,所述正极(1)和所述负极(2)的形状均为波形。
4.如权利要求3所述的一种二次电池正负极,其特征在于,所述正极(1)和所述负极(2)的形状均为锯齿波形。
5.如权利要求3所述的一种二次电池正负极,其特征在于,所述正极(1)和所述负极(2)的形状均为方波形。
6.一种二次电池,其特征在于,包括如权利要求1~5任意一项所述的一种二次电池正负极。
7.如权利要求6所述的一种二次电池,其特征在于,所述二次电池为液态二次电池,所述正极(1)和所述负极(2)之间具有隔膜(3)和液态电解质。
8.如权利要求6所述的一种二次电池,其特征在于,所述二次电池为固态二次电池,所述正极(1)和所述负极(2)之间具有固态电解质。
9.如权利要求6所述的一种二次电池,其特征在于,所述二次电池包括设置于所述正极(1)外侧的正极侧集流体(4)、以及设置于所述负极(2)外侧的负极侧集流体(5)。
10.如权利要求9所述的一种二次电池,其特征在于,所述正极侧集流体(4)包括铝箔,所述负极侧集流体(5)包括铜箔。
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