CN209730074U - 一种锂离子电池电容结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池电容结构，包括依次交叉叠置的多个正极片和负极片，正极片和负极片间设有隔膜；正极片包括铝箔层、正极活性物质Ⅰ层、正极活性物质Ⅱ层和正极极耳，正极活性物质Ⅰ层和正极活性物质Ⅱ层分别位于铝箔层的左右两端，正极极耳位于铝箔层上端；负极片包括铜箔层、负极活性物质Ⅰ层、负极活性物质Ⅱ层、锂箔和负极极耳，负极活性物质Ⅰ层和负极活性物质Ⅱ层分别位于铜箔层左右两端，锂箔设有多个且辊压在负极活性物质Ⅰ层表面上。本实用新型提供的锂离子电池电容结构，结构简单，采用此结构锂离子电容器兼顾锂离子电池高能量密度和锂离子电容器长循环寿命、高功率密度优点，无需使用价格昂贵穿孔铜、铝箔。

Description

一种锂离子电池电容结构

技术领域

本实用新型涉及一种电池电容结构，尤其涉及一种锂离子电池电容结构，属于锂离子电池领域。

背景技术

随着能源的匮乏及全社会对环境污染的严格控制，动力车、混合动力车已成为当今汽车业的一个亮点，而由于聚合物锂离子电池具备的特点，其成为动力电池的新宠，其特点包括：1.具有高安全性能，2.适合于大功率充放电，3.高低温环境下仍能继续工作。

现有技术中的锂离子电池电容结构，正极的两侧均涂覆锂离子电池的正极材料与活性炭的混合物，高比表面积活性炭会吸附NMP(N-甲基吡咯烷酮)，吸附后干燥困难，会造成电池电容循环性能差、胀气；同时负极预嵌锂，致使正负极均需使用穿孔铜铝箔，预嵌的周期长，耗时耗力，同时穿孔铜铝箔涂覆加工难，加工昂贵。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型的目的是提供一种锂离子电池电容结构，以解决上述背景技术中所提到的缺陷。

为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：

一种锂离子电池电容结构，包括依次交叉叠置的多个正极片和负极片，所述正极片和负极片间设有隔膜；

所述正极片包括铝箔层、正极活性物质Ⅰ层、正极活性物质Ⅱ层和正极极耳，所述正极活性物质Ⅰ层和正极活性物质Ⅱ层分别位于铝箔层的左右两端，正极极耳位于所述铝箔层上端，所述正极活性物质Ⅰ层内涂覆有镍钴锰酸锂层，所述正极活性物质Ⅱ层内涂覆有活性炭层；

所述负极片包括铜箔层、负极活性物质Ⅰ层、负极活性物质Ⅱ层、锂箔和负极极耳，所述负极活性物质Ⅰ层和负极活性物质Ⅱ层分别位于铜箔层左右两端，所述锂箔设有多个且辊压在所述负极活性物质Ⅰ层表面上，所述负极极耳位于所述铜箔层上端；

所述隔膜位于所述正极活性物质Ⅱ层和负极活性物质Ⅰ层间。

进一步的是，所述正极片、负极片和隔膜的外形尺寸依次增大。

进一步的是，所述负极活性物质Ⅰ层和负极活性物质Ⅱ层内均涂覆有硬碳层。

进一步的是，所述正极极耳和负极极耳分别位于所述隔膜表面的左右两端。

进一步的是，所述锂箔的厚度为40-60μm。

进一步的是，所述隔膜的材料为聚丙烯、聚乙烯或纤维素。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的锂离子电池电容结构，结构简单，采用此结构的锂离子电容器兼顾锂离子电池高能量密度和锂离子电容器长循环寿命、高功率密度优点，无需使用价格昂贵穿孔铜、铝箔；

实用新型提供的锂离子电池电容结构，正极活性物质Ⅰ层内涂覆有镍钴锰酸锂层，正极活性物质Ⅱ层内涂覆有活性炭层，使镍钴锰酸锂和活性炭分别涂覆在正极的两侧，避免了活性炭吸附NMP后造成干燥困难。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的局部剖视图；

图3为本实用新型正极片的示意图；

图4为本实用新型负极片的示意图；

图中：1、正极片；11、铝箔层；12、正极活性物质Ⅰ层；13、正极活性物质Ⅱ层；14、正极极耳；2、负极片；21、铜箔层；22、负极活性物质Ⅰ层；23、负极活性物质Ⅱ层；24、锂箔；25、负极极耳；3、隔膜。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例1

一种锂离子电池电容结构，如图1-4所示，包括依次交叉叠置的多个正极片1和负极片2，正极片1和负极片2间设有隔膜3；

正极片1包括铝箔层11、正极活性物质Ⅰ层12、正极活性物质Ⅱ层13和正极极耳14，正极活性物质Ⅰ层12和正极活性物质Ⅱ层13分别位于铝箔层11的左右两端，正极极耳14位于铝箔层11上端，正极活性物质Ⅰ层12内涂覆有镍钴锰酸锂层，正极活性物质Ⅱ层13内涂覆有活性炭层；

负极片2包括铜箔层21、负极活性物质Ⅰ层22、负极活性物质Ⅱ层23、锂箔24和负极极耳25，负极活性物质Ⅰ层22和负极活性物质Ⅱ层23分别位于铜箔层21左右两端，锂箔24设有多个且辊压在负极活性物质Ⅰ层22表面上，负极极耳25位于铜箔层21上端；

隔膜3位于正极活性物质Ⅱ层13和负极活性物质Ⅰ层22间。

本实施例的电池电容结构，正极活性物质Ⅰ层内涂覆的锂层可为常规的镍钴锰酸锂、镍钴镍钴锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝酸锂和磷酸铁锂中一种，优选为镍钴锰酸锂层，正极活性物质Ⅰ层的组成还包括导电炭黑(SP)、粘接剂(PVDF)和N-甲基吡咯烷酮等；正极活性物质Ⅱ层13内涂覆的可为常规的活性炭、石墨烯、碳气凝胶中的一种或多种混合，优选为活性炭层，正极活性物质Ⅱ层的组成还包扩导电炭黑(SP)、粘接剂(SBR)、增稠剂(CMC)和去离子水等。

本实施例中，正极活性物质Ⅱ层13和负极活性物质Ⅰ层22构成锂离子电容器结构，正极活性物质Ⅰ层12和负极活性物质Ⅱ层23构成锂离子电池结构，因此本实施例的电池电容结构，器兼顾锂离子电池高能量密度和锂离子电容器长循环寿命、高功率密度优点。

由于负极活性物质Ⅰ层上辊压锂箔24，与正极活性物质Ⅱ层13构成锂离子电容器，正负极箔材不再需要穿孔铜、铝箔。

实施例2

本实施例基于实施例1作进一步的改进，如图1-4所示，正极片1、负极片2和隔膜3的外形尺寸依次增大。本实施例的正极片1、负极片2和隔膜3的外形尺寸依次增大，其作用是防止正负极短路。

实施例3

本实施例基于实施例1-2任意一项作进一步的改进，如图1-4所示，负极活性物质Ⅰ层22和负极活性物质Ⅱ层23内均涂覆有硬碳层。本实施例中，负极活性物质Ⅰ层22和负极活性物质Ⅱ层23内的活性物质，均为常规的软碳、硬碳、人造石墨或者天然石墨，优选为硬碳或者软碳，本实施例为硬碳层。

实施例4

本实施例基于实施例1-3任意一项作进一步的改进，如图1-4所示，正极极耳14和负极极耳25分别位于隔膜3表面的左右两端。在使用时，便于正极片1和负极片2的叠片，使锂离子电池电容结构上端一侧均为正极极耳14，另一侧均为负极极耳25，以便于焊接和封装。

实施例5

本实施例基于实施例1-4任意一项作进一步的改进，如图1-4所示，锂箔24的厚度为40-60μm。在使用时，厚度适宜，以便于对正极片1和负极片2隔离。

实施例6

本实施例基于实施例1-5任意一项作进一步的改进，如图1-4所示，隔膜3的材料为聚丙烯、聚乙烯或纤维素。

为了更好的理解本实用新型，下面结合上述实施例对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：

本实用新型的锂离子电池电容结构，还需进行烘烤、注液、预充、化成和老化处理，以制成锂离子电池电容。

锂离子电池电容充电时，正极活性物质Ⅰ层12内的镍钴锰酸锂中锂离子脱出嵌入负极活性物质Ⅱ层23；正极活性物质Ⅱ层13活性炭吸附电解液中阴离子同时锂离子嵌入负极活性物质Ⅰ层22。

锂离子电池电容放电时，负极活性物质Ⅱ层23的锂离子脱嵌进入正极活性物质Ⅰ层12内的镍钴锰酸锂中；负极活性物质Ⅰ层22的锂离子脱嵌回到电解液中，正极活性物质Ⅱ层13活性炭吸附阴离子进入电解液中。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种锂离子电池电容结构，其特征在于：包括依次交叉叠置的多个正极片(1)和负极片(2)，所述正极片(1)和负极片(2)间设有隔膜(3)；

所述正极片(1)包括铝箔层(11)、正极活性物质Ⅰ层(12)、正极活性物质Ⅱ层(13)和正极极耳(14)，所述正极活性物质Ⅰ层(12)和正极活性物质Ⅱ层(13)分别位于铝箔层(11)的左右两端，正极极耳(14)位于所述铝箔层(11)上端，所述正极活性物质Ⅰ层(12)内涂覆有镍钴锰酸锂层，所述正极活性物质Ⅱ层(13)内涂覆有活性炭层；

所述负极片(2)包括铜箔层(21)、负极活性物质Ⅰ层(22)、负极活性物质Ⅱ层(23)、锂箔(24)和负极极耳(25)，所述负极活性物质Ⅰ层(22)和负极活性物质Ⅱ层(23)分别位于铜箔层(21)左右两端，所述锂箔(24)设有多个且辊压在所述负极活性物质Ⅰ层(22)表面上，所述负极极耳(25)位于所述铜箔层(21)上端；

所述隔膜(3)位于所述正极活性物质Ⅱ层(13)和负极活性物质Ⅰ层(22)间。

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电容结构，其特征在于：所述正极片(1)、负极片(2)和隔膜(3)的外形尺寸依次增大。

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电容结构，其特征在于：所述负极活性物质Ⅰ层(22)和负极活性物质Ⅱ层(23)内均涂覆有硬碳层。

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电容结构，其特征在于：所述正极极耳(14)和负极极耳(25)分别位于所述隔膜(3)表面的左右两端。

5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电容结构，其特征在于：所述锂箔(24)的厚度为40-60μm。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电容结构，其特征在于：所述隔膜(3)的材料为聚丙烯、聚乙烯或纤维素。