CN209249604U - 一种新能源汽车专用动力电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种新能源汽车专用动力电池，包括正极、负极和固体电解质，正极材料为LiMn₂O₄基化合物材料，负极材料为金属锂材料，固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物。采用固体电解质，形成全固态锂电池，安全性高。正极材料可以使电池单体能量密度等大幅提高，负极材料具有高比容量和较好的充放电可逆性，固体电解质材料与正极材料同为NASICON结构，使得固体电解质和正极的结构匹配度提高，极大的降低了界面电阻。固体电解质与正极和负极材料界面基本不存在固态电解质分解的副反应，正极/固体电解质以及负极/固体电解质界面相容性较佳，界面阻抗较低，有利于离子的传输，使全固态电池的循环寿命高、倍率性能好。

Description

一种新能源汽车专用动力电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种新能源汽车专用动力电池。

背景技术

纯电动车、插电混动、燃料电池车等等，在短短几年时间就成为了主旋律，一方面是全球战略、政策等方面的支持，另一方面就是动力电池技术的不断提升，更长的续航、更安全，直接关乎用户的通勤需求，才让新能源汽车来到我们身边，将来还会取代传统燃油车，与大家的日常出行密不可分。于是就有了人们所说的：“新能源车的发展，就是电池技术的发展。”传统锂离子电池需要采用隔膜和电解液，根据电池的电极材料特性，在大电流下工作可能出现锂枝晶，从而刺破隔膜导致短路，损坏电池；电解液为有机液体，在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种安全性更高、能量密度更高的新能源汽车专用动力电池。

本实用新型提供的技术方案为：一种新能源汽车专用动力电池，包括正极、负极和固体电解质，所述正极材料为LiMn₂O₄基化合物材料，所述负极材料为金属锂材料，所述固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物。

其中，所述正极、负极和固体电解质为上下层的叠片式结构。

其中，所述正极外表面设有正极集电体，所述正极集电体向外延伸出正极极耳；所述负极外表面设有负极集电体，所述负极集电体向外延伸出负极极耳。

本实用新型的有益效果为：所述新能源汽车专用动力电池采用固体电解质，形成全固态锂电池，相比于一般锂离子电池，安全性高，而且其能力密度远超现在的主流的锂电池。正极材料采用LiMn₂O₄基化合物材料，可以使电池单体能量密度等大幅提高，负极材料采用金属锂材料，具有高比容量和较好的充放电可逆性，固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物，与正极材料同为NASICON结构，使得固体电解质和正极的结构匹配度提高，极大的降低了界面电阻，使得全固态锂电池的综合性能得到提升。固体电解质与正极和负极材料界面基本不存在固态电解质分解的副反应，正极/固体电解质以及负极/固体电解质界面相容性较佳，界面阻抗较低，有利于离子的传输，使全固态电池的循环寿命高、倍率性能好，另外，能量密度高能满足大型电池的要求。

附图说明

图1是本实用新型所述新能源汽车中动力电池的简单示意图；

图2是本实用新型所述新能源汽车中动力电池的组装流程图；

图3是本实用新型所述新能源汽车中动力电池的界面阻抗图。

其中，1、正极；2、负极；3、固体电解质；4、铝箔；41、正极极耳；5、铜箔；51、负极极耳。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

作为本实用新型所述新能源汽车专用动力电池的实施例，如图1至图3所示，包括正极 1、负极2和固体电解质3，所述正极材料为LiMn₂O₄基化合物材料，具有NASICON结构；所述负极材料为金属锂材料，所述固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物，具有NASICON结构。

所述新能源汽车专用动力电池采用固体电解质，形成全固态锂电池，相比于一般锂离子电池，安全性高，而且其能力密度远超现在的主流的锂电池。正极材料采用LiMn₂O₄基化合物材料，可以使电池单体能量密度等大幅提高，负极材料采用金属锂材料，具有高比容量和较好的充放电可逆性，固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物，与正极材料同为NASICON结构，使得固体电解质3和正极1的结构匹配度提高，极大的降低了界面电阻，使得全固态锂电池的综合性能得到提升。固体电解质3与正极1和负极3材料界面基本不存在固态电解质分解的副反应，正极/固体电解质以及负极/固体电解质界面相容性较佳，界面阻抗较低，有利于离子的传输，使全固态电池的循环寿命高、倍率性能好，另外，能量密度高能满足大型电池的要求。

在本实施例中，所述正极1、负极2和固体电解质3为上下层的叠片式结构。所述正极 1外表面设有正极集电体，所述正极集电体向外延伸出正极极耳41，本实施例所述正极集电体为铝箔4；所述负极2外表面设有负极集电体，所述负极集电体向外延伸出负极极耳51，本实施例所述负极集电体为铜箔5。由于不采用液态电解质，不必封装液体，所以电池支持串行叠加排列和双极结构，提高生产效率；由于固体电解质3的固态特性，可以叠加多个电极。通过叠片式的方式组装，工艺简单，易于推广。铝箔4的厚度优选为8-10μm，铜箔5 的厚度优选为6-8μm，可以减轻电池的整体重量，提高能量密度。铝箔4表面均为双面蚀刻面(毛面)，进行了粗糙化处理，可提高锂电池的充放电特性，经过表面粗糙化处理后的铝箔与活性物质的结合力与未做表面处理的铝箔相比，锂电池的充放电特性有显著提高；或者在正常铝箔表面涂上一层很薄的导电碳，也能优化电池性能。铜箔5采用电解铜箔，其中一面为光面，另一面蚀刻面，进行了粗糙化处理，理由同上。

固体电解质的成分为LiHf₂(PO₄)₃基化合物，也可以加入次要成分LiMn₂O₄基化合物，重量比例为70：30，可以使固体电解质3和正极1的结构匹配度进一步提高，极大的降低了界面电阻，使得全固态锂电池的综合性能得到提升。还可以增加固体电解质的致密度，从而提高其离子电导率，在重量比例为70：30时，离子电导率相对较高。

所述正极的厚度优选值为20μm～50μm，其内表面的表面粗糙度在0.3μm～0.6μm的范围，正极的内表面的表面粗糙度会对电池性能带来影响，表面粗糙度过大(在于0.8μm)，在充放电循环试验时，容易发生局部的电场集中；表面粗糙度过小，正极和固体电解质表面结合度变差，在充放电时发生体积膨胀及收缩的情况下，正极和固体电解质容易相互剥离，循环特性变差。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种新能源汽车专用动力电池，其特征在于，包括正极、负极和固体电解质，所述正极材料为LiMn₂O₄基化合物材料，所述负极材料为金属锂材料，所述固体电解质材料为LiHf₂(PO₄)₃基化合物，所述正极、负极和固体电解质为上下层的叠片式结构，所述正极外表面设有正极集电体，所述正极集电体向外延伸出正极极耳；所述负极外表面设有负极集电体，所述负极集电体向外延伸出负极极耳；所述正极的厚度值为20μm～50μm，其内表面的表面粗糙度在0.3μm～0.6μm的范围；所述正极集电体为铝箔,铝箔表面均为双面蚀刻面,或者在正常铝箔表面涂上一层薄的导电碳，所述铝箔厚度为8-10μm；所述负极集电体为铜箔,铜箔采用电解铜箔，其中一面为光面，另一面蚀刻面，所述铜箔厚度为6-8μm。