CN210074073U - 基于热敏材料的安全增能型电极及电池 - Google Patents

基于热敏材料的安全增能型电极及电池 Download PDF

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李长明
辛民昌
吴超
辛程勋
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Abstract

本实用新型公开了一种基于热敏材料的安全增能型电极，包括电极活性层，所述电极活性层内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热敏材料。本实用新型还公开了一种基于热敏材料的安全增能型电池，包括正极和负极；所述正极和/或负极采用如上所述的电极制成；所述正极内的所述电极活性层采用正极活性材料制成；所述负极内的所述电极活性层采用负极活性材料制成。本实用新型的基于热敏材料的安全增能型电池，通过在电极活性层内设置热敏材料，在电池发热过程中，热敏材料吸收发热热量，并将发热热量转换为电能，该电能可通过电池本身的正负极耳引出向外供电，达到增加电池能量的技术目的。

Description

基于热敏材料的安全增能型电极及电池
技术领域
本实用新型属于电池储能技术领域，具体的为一种基于热敏材料的安全增能型电极及电池。
背景技术
锂电池发热是生活中常见的一种现象，经常出现在使用锂电池作为电源的手机、笔记本电脑等无线家用电器中，由于锂电池在放电时电池内部会发生化学反应，产生大量的热能，导致电池温度升高，使我们用手触摸时会感觉到温度，这在大多数锂电池中属普遍现象。
发热现象对锂电池的危害主要有：
1、电池长时间过度发热会导致内部机件温度升高，影响机件的正常工作；
2、电池长时间发热会使电池本身的热量增加，如果是密封的电池，会使其内部空气剧烈膨胀，导致电池象外突起，严重的会使电池爆炸；
3、电池长期过度发热会加速产品本身的老化进程，缩短其寿命。
发明内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于热敏材料的安全增能型电极及电池，能够有效抑制电池过度发热，并将电池发热热量转换为可利用的电能。
为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
本实用新型首先提出了一种基于热敏材料的安全增能型电极，包括集流体和电极活性层，所述电极活性层内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热敏材料。
进一步，所述热敏材料的热电势方向相同。
进一步，所述热敏材料为颗粒状，且所述热敏材料在所述电极活性层内均匀分布。
进一步，所述热敏材料为条状并间隔设置在所述电极活性层内。
进一步，所述电极活性层设为至少两层，相邻两层所述电极活性层之间设有由所述热敏材料制成的热敏材料层.
进一步，所述热敏材料层与所述集流体之间相互平行或相互垂直。
进一步，当所述热敏材料层与所述集流体相互平行时，所述热敏材料层上设有用于离子传输的多孔结构。
进一步，所述热敏材料采用半导体热敏材料、金属热敏材料、合金热敏材料或金属氧化物热敏材料。
进一步，所述半导体热敏材料包括但不限于单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体和有机半导体；
所述金属热敏材料包括但不限于金属铂、金属锰、金属钴、金属镍和金属铜；
所述合金热敏材料包括钴基合金材料、镍基合金材料、铁基合金材料和锰基合金材料；
所述金属氧化物热敏材料包括但不限于锰氧化物、钴氧化物、镍氧化物和铜氧化物。
本实用新型还提出了一种基于热敏材料的安全增能型电池，包括正极和负极；
所述正极和/或负极采用如上所述的电极制成；
所述正极内的所述电极活性层采用正极活性材料制成；
所述负极内的所述电极活性层采用负极活性材料制成。
进一步，所述正极和/或负极内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热电偶。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型的基于热敏材料的安全增能型电池，通过在电极活性层内设置热敏材料，在电池发热过程中，热敏材料吸收发热热量，并将发热热量转换为电能，该电能可通过电池本身的正负极耳引出向外供电，达到增加电池能量的技术目的。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：
图1为本实用新型基于热敏材料的安全增能型电池实施例1的结构示意图；
图2为本实施例基于热敏材料的安全增能型电极的结构示意图；
图3为本实用新型基于热敏材料的安全增能型电池实施例2的结构示意图；
图4为本实施例基于热敏材料的安全增能型电极的结构示意图；
图5为本实施例基于热敏材料的安全增能型电极的第二种结构示意图。
附图标记说明：
1-正极；2-负极；3-隔膜；4-电极活性层；5-热敏材料；6-热敏材料层；7-集流体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
实施例1
如图1所示，为本实用新型基于热敏材料的安全增能型电池实施例1的结构示意图。本实施例基于热敏材料的安全增能型电池，包括正极1和负极2，当电解质为液态电解质时，正极1和负极2之间设有隔膜3，当电解质为固态电解质时，正极1和负极2之间设有固态电解质。
正极1和/或负极2采用基于热敏材料的安全增能型电极制成。本实施例的正极1和负极2均采用基于热敏材料的安全增能型电极制成。正极1内的电极活性层采用正极活性材料制成；负极2内的电极活性层采用负极活性材料制成。
具体的，本实施例基于热敏材料的安全增能型电极，包括集流体7和电极活性层4，电极活性层4内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热敏材料。热敏材料的热电势方向相同，能够进一步提高吸热并将热能转换为电能的效率。当然，热敏材料可为一维、二维、三维或多层次维度的形态，不再累述。
具体的，本实施例的热敏材料为颗粒状，且热敏材料5在电极活性层4内均匀分布。当然，也可以将热敏材料设置为条状并间隔设置在所述电极活性层内，不再累述。
进一步，热敏材料采用半导体热敏材料、金属热敏材料、合金热敏材料或金属氧化物热敏材料。具体的，半导体热敏材料包括但不限于单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体和有机半导体；金属热敏材料包括但不限于金属铂、金属锰、金属钴、金属镍和金属铜；合金热敏材料包括钴基合金材料、镍基合金材料、铁基合金材料和锰基合金材料；金属氧化物热敏材料包括但不限于锰氧化物、钴氧化物、镍氧化物和铜氧化物。
进一步，正极1和/或负极2内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热电偶，通过设置热电偶，利用组成回路的两种不同材料的导体材料构成热电偶对，当电池内发热时，热电偶可吸收热能并将热能转换为电能，进一步提高吸热和增能的技术效果。
本实施例基于热敏材料的安全增能型电池，通过在电极活性层内设置热敏材料，在电池发热过程中，热敏材料吸收发热热量，并将发热热量转换为电能，该电能可通过电池本身的正负极耳引出向外供电，达到增加电池能量的技术目的。
实施例2
如图3所示，为本实用新型基于热敏材料的安全增能型电池实施例2的结构示意图。本实施例基于热敏材料的安全增能型电池，包括正极1和负极2，当电解质为液态电解质时，正极1和负极2之间设有隔膜3，当电解质为固态电解质时，正极1和负极2之间设有固态电解质。本实施例的电解质采用液态电解质。
正极1和/或负极2采用基于热敏材料的安全增能型电极制成。本实施例的正极1和负极2均采用基于热敏材料的安全增能型电极制成。正极1内的电极活性层采用正极活性材料制成；负极2内的电极活性层采用负极活性材料制成。
具体的，本实施例基于热敏材料的安全增能型电极，包括集流体7和电极活性层4，电极活性层4内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热敏材料。热敏材料的热电势方向相同，能够进一步提高吸热并将热能转换为电能的效率。当然，热敏材料可为一维、二维、三维或多层次维度的形态，不再累述。
具体的，本实施例的电极活性层4设为至少两层，相邻两层电极活性层4之间设有由热敏材料制成的热敏材料层6。热敏材料层6与集流体7以及隔膜3之间可以设置为相互平行，当然，也可以将热敏材料层设置为与集流体7相互垂直，如图5所示。当热敏材料层6与隔膜3之间相互平行时，需在热敏材料层6上设置用于离子传输的多孔结构。本实施例的热敏材料层6呈网状结构，网状结构的网孔形成用于离子传输的通道。具体的，网状结构的网孔形状可以采用多种，如方形、菱形、多边形、圆形和椭圆形等，不再累述。
进一步，热敏材料采用半导体热敏材料、金属热敏材料、合金热敏材料或金属氧化物热敏材料。具体的，半导体热敏材料包括但不限于单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体和有机半导体；金属热敏材料包括但不限于金属铂、金属锰、金属钴、金属镍和金属铜；合金热敏材料包括钴基合金材料、镍基合金材料、铁基合金材料和锰基合金材料；金属氧化物热敏材料包括但不限于锰氧化物、钴氧化物、镍氧化物和铜氧化物。
进一步，正极1和/或负极2内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热电偶，通过设置热电偶，利用两种不同材料的导体材料构成热电偶，当电池内发热时，热电偶可吸收热能并将热能转换为电能，进一步提高吸热和增能的技术效果。
本实施例基于热敏材料的安全增能型电池，通过在电极活性层内设置热敏材料，在电池发热过程中，热敏材料吸收发热热量，并将发热热量转换为电能，该电能可通过电池本身的正负极耳引出向外供电，达到增加电池能量的技术目的。
以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。

Claims (11)

1.一种基于热敏材料的安全增能型电极，包括集流体和电极活性层，其特征在于：所述电极活性层内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热敏材料。
2.根据权利要求1所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：所述热敏材料的热电势方向相同。
3.根据权利要求1所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：所述热敏材料为颗粒状，且所述热敏材料在所述电极活性层内均匀分布。
4.根据权利要求1所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：所述热敏材料为条状并间隔设置在所述电极活性层内。
5.根据权利要求1所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：所述电极活性层设为至少两层，相邻两层所述电极活性层之间设有由所述热敏材料制成的热敏材料层。
6.根据权利要求5所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：所述热敏材料层与所述集流体之间相互平行或相互垂直。
7.根据权利要求6所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：当所述热敏材料层与所述集流体相互平行时，所述热敏材料层上设有用于离子传输的多孔结构。
8.根据权利要求1-7任一项所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：
所述热敏材料采用半导体热敏材料、金属热敏材料、合金热敏材料或金属氧化物热敏材料。
9.根据权利要求8所述基于热敏材料的安全增能型电极，其特征在于：
所述半导体热敏材料包括但不限于单晶半导体、多晶半导体、玻璃半导体和有机半导体；
所述金属热敏材料包括但不限于金属铂、金属锰、金属钴、金属镍和金属铜；
所述合金热敏材料包括但不限于钴基合金材料、镍基合金材料、铁基合金材料和锰基合金材料；
所述金属氧化物热敏材料包括但不限于锰氧化物、钴氧化物、镍氧化物和铜氧化物。
10.一种基于热敏材料的安全增能型电池，包括正极和负极，其特征在于：
所述正极和/或负极采用如权利要求1-9任一项所述的电极制成；
所述正极内的所述电极活性层采用正极活性材料制成；
所述负极内的所述电极活性层采用负极活性材料制成。
11.根据权利要求10所述基于热敏材料的安全增能型电池，其特征在于：所述正极和/或负极内设有用于吸收热能转化为电能并降温的热电偶。
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