CN212113877U - 锂离子电池正负极片结构及锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
一种锂离子电池正负极片结构及锂离子电池，锂离子电池正负极片结构包括：正极组件、隔膜及负极组件，隔膜设置于正极组件与负极组件之间；正极组件包括正极集流体、活性物质层及正极绝缘层，活性物质层与正极绝缘层均涂覆在正极集流体的正反两面上；负极组件包括负极集流体、金属层及负极绝缘层，金属层与负极绝缘层均涂覆在负极集流体的正反两面上；金属层与正极绝缘层相对设置，活性物质层与负极绝缘层相对设置。本实用新型的锂离子电池正负极片结构通过设置正极组件、隔膜及负极组件，从而能够通过正极集流体上的正极绝缘层以及负极集流体上的负极绝缘层对金属枝晶进行阻隔，由此防止金属枝晶与正极集流体接触发生短路。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池制造技术领域，特别是涉及一种锂离子电池正负极片结构及锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有工作电压高、容量高、循环性能好等优点，广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑及可穿戴设备等消费电子产品中，同时在动力和储能领域也有巨大的发展前景。随着人们对锂离子电池的能量密度提出更高的要求，以石墨为负极的锂离子电池已经不能满足人们的需求。锂金属负极能够提供更多的容量，有望取代石墨成为下一代锂离子电池负极材料，因此其在锂离子电池中的应用受到越来越多的研究人员的关注，成为学术界和产业界研究的热点。
然而，锂金属负极仍存在一些问题，在充放电过程中会有锂金属枝晶的生长，枝晶的过度生长会刺穿隔膜造成电池内部短路，同时，现有的由锂金属负极制成的电池，其阻抗较大，从而影响电池整体的性能。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种能够避免枝晶的过度生长刺穿隔膜造成电池内部短路，同时，能够降低电池的阻抗，使得电池整体性能得到提高的锂离子电池正负极片结构及锂离子电池。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种锂离子电池正负极片结构，包括：正极组件、隔膜及负极组件，所述隔膜设置于所述正极组件与所述负极组件之间；
所述正极组件包括正极集流体、活性物质层及正极绝缘层，所述活性物质层与所述正极绝缘层均涂覆在所述正极集流体的正反两面上；
所述负极组件包括负极集流体、金属层及负极绝缘层，所述金属层与所述负极绝缘层均涂覆在所述负极集流体的正反两面上；
所述金属层与所述正极绝缘层相对设置，所述活性物质层与所述负极绝缘层相对设置。
在其中一个实施例中，所述正极集流体为铝箔。
在其中一个实施例中，所述正极绝缘层的厚度大于或等于所述正极集流体的厚度，所述正极集流体的厚度大于或等于所述活性物质层的厚度。
在其中一个实施例中，所述正极绝缘层的长度大于所述活性物质层的长度。
在其中一个实施例中，所述负极集流体为铜箔。
在其中一个实施例中，所述负极绝缘层厚度大于或等于所述负极集流体的厚度，所述负极集流体的厚度大于或等于所述金属层的厚度。
在其中一个实施例中，所述负极绝缘层的长度大于或等于所述金属层的长度。
在其中一个实施例中，所述金属层为锂金属层。
在其中一个实施例中，所述正极绝缘层的长度大于或等于所述金属层的长度。
一种锂离子电池，包括上述的锂离子电池正负极片结构，所述锂离子电池还包括正极极耳、负极极耳、铝塑膜及电解液，所述锂离子电池正负极片结构与所述电解液分别设置于所述铝塑膜内，所述正极极耳与所述正极集流体连接，所述负极极耳与所述负极集流体连接。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
本实用新型的锂离子电池正负极片结构通过设置正极组件、隔膜及负极组件，从而能够通过正极集流体上的正极绝缘层以及负极集流体上的负极绝缘层对金属枝晶进行阻隔，由此防止金属枝晶与正极集流体接触发生短路。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型一实施方式的锂离子电池正负极片结构的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
需要说明的是，本文所使用关于元件与另一个元件“连接”的相关表述，也表示元件与另一个元件“连通”，流体可以在两者之间进行交换连通。
一实施方式中，一种锂离子电池正负极片结构，包括：正极组件、隔膜及负极组件，所述隔膜设置于所述正极组件与所述负极组件之间；所述正极组件包括正极集流体、活性物质层及正极绝缘层，所述活性物质层与所述正极绝缘层均涂覆在所述正极集流体的正反两面上；所述负极组件包括负极集流体、金属层及负极绝缘层，所述金属层与所述负极绝缘层均涂覆在所述负极集流体的正反两面上；所述金属层与所述正极绝缘层相对设置，所述活性物质层与所述负极绝缘层相对设置。本实用新型的锂离子电池正负极片结构通过设置正极组件、隔膜及负极组件，从而能够通过正极集流体上的正极绝缘层以及负极集流体上的负极绝缘层对金属枝晶进行阻隔，由此防止金属枝晶与正极集流体接触发生短路。
为了更好地对上述锂离子电池正负极片结构进行说明，以更好地理解上述锂离子电池正负极片结构的构思。请参阅图1，一种锂离子电池正负极片结构10，包括：正极组件100、隔膜200及负极组件300，隔膜200设置于正极组件100与负极组件300之间。
进一步地，正极组件100包括正极集流体110、活性物质层120及正极绝缘层130，活性物质层120与正极绝缘层130均涂覆在正极集流体110的正反两面上，亦即，在正极集流体110的正面上，正极集流体110的正面通过活性物质层120及正极绝缘层130进行覆盖，使得正极集流体110正面的一部分具有活性物质层120，正极集流体110正面的另一部分具有正极绝缘层130；同理，在正极集流体110的反面上，正极集流体110的反面通过活性物质层120及正极绝缘层130进行覆盖，使得正极集流体110反面的一部分具有活性物质层120，正极集流体110反面的另一部分具有正极绝缘层130；如此，能够使得离子通道变短，从而提高离子运动速度，由此使得电池阻抗降低。在本实施例中，正极集流体为铝箔，活性物质层120为正极活性物质、导电炭黑、聚偏氟乙烯按97:2:1的比例在1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中混合均匀，然后通过烘干、辊压及裁切的方式固定在正极集流体110上；正极活性物质可以为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂的一种或多种，例如，正极活性物质采用钴酸锂，按照97:2:1的比例与导电炭黑及聚偏氟乙烯在1-甲基-2-吡咯烷酮溶液中混合均匀，由此能够得到活性物质层120。
再进一步地，负极组件300包括负极集流体310、金属层320及负极绝缘层330，金属层320与负极绝缘层330均涂覆在负极集流体310的正反两面上；亦即，在负极集流体310正面上，负极集流体310正面通过金属层320及负极绝缘层330进行覆盖，使得负极集流体310正面的一部分具有金属层320，负极集流体310正面的另一部分具有负极绝缘层330；同理，在负极集流体310反面上，负极集流体310反面通过金属层320及负极绝缘层330进行覆盖，使得负极集流体310反面的一部分具有金属层320，负极集流体310反面的另一部分具有负极绝缘层330；如此，能够使得离子通道变短，从而提高离子运动速度，由此使得电池阻抗降低。在本实施例中，负极集流体为铜箔，金属层为锂金属层，如此，能够提高电池的能量密度。
请再次参阅图1，金属层320与正极绝缘层130相对设置，活性物质层120与负极绝缘层330相对设置，亦即，在锂离子电池正负极片结构10中，正极组件100与负极组件300通过隔膜200进行隔离，此时，负极集流体310上的金属层320与正极集流体110上的正极绝缘层130上下相互对齐设置，正极集流体110上的活性物质层120与负极集流体310上的负极绝缘层330上下相互对齐设置。
需要说明的是，通过在正极集流体110的正反两面上均设置活性物质层120与正极绝缘层130，以及在负极集流体310的正反两面上均设置金属层320及负极绝缘层330，且负极集流体310上的金属层320与正极集流体110上的正极绝缘层130上下相互对齐设置，正极集流体110上的活性物质层120与负极集流体310上的负极绝缘层330上下相互对齐设置，如此，当充放电过程中，金属层320上产生金属枝晶时，产生的金属枝晶会刺穿隔膜200并与正极绝缘层130进行接触，从而能够通过正极绝缘层130进行绝缘保护，由此防止金属枝晶与正极集流体110接触而导致短路。
一实施例中，正极集流体110的正反两面上的活性物质层120与正极绝缘层130为错位设置，亦即，正极集流体110正面上的活性物质层120与正极集流体110反面上的正极绝缘层130相对齐，正极集流体110正面上的正极绝缘层130与正极集流体110反面上的活性物质层120相对齐，如此，能够使得离子通道变短，从而提高离子运动速度，由此使得电池阻抗降低；又如，负极集流体310的正反两面上的金属层320与负极绝缘层330为错位设置，亦即，负极集流体310正面上的金属层320与负极集流体310反面上的负极绝缘层330相对齐，负极集流体310正面上的负极绝缘层330与负极集流体310反面上的金属层320相对齐，如此，能够使得离子通道变短，从而提高离子运动速度，由此使得电池阻抗降低。
请再次参阅图1，正极绝缘层的厚度大于或等于正极集流体的厚度，正极集流体的厚度大于或等于活性物质层的厚度；正极绝缘层的长度大于活性物质层的长度。
需要说明的是，正极绝缘层的厚度大于或等于正极集流体的厚度，正极集流体的厚度大于或等于活性物质层的厚度，如此，能够提高电池整体的容量及能量密度，同时，能够通过正极绝缘层对正极集流体进行保护，从而避免金属枝晶与正极集流体接触发生短路；又如，负极绝缘层厚度大于或等于负极集流体的厚度，负极集流体的厚度大于或等于金属层的厚度，负极绝缘层的长度大于或等于金属层的长度，正极绝缘层的长度大于或等于金属层的长度，如此，能够提高电池整体的容量及能量密度，同时，能够通过负极绝缘层对金属枝晶进行阻隔，防止金属枝晶与正极集流体接触发生短路。
一实施方式中，一种锂离子电池，如上述的锂离子电池正负极片结构10，锂离子电池还包括正极极耳400、负极极耳500、铝塑膜及电解液，锂离子电池正负极片结构与电解液分别设置于铝塑膜内，正极极耳与正极集流体连接，负极极耳与负极集流体连接。
需要说明的是，锂离子电池采用锂离子电池正负极片结构10作为电芯组件，从而能够在电池进行充放电过程中，防止金属层320产生的金属枝晶会刺穿隔膜200并与正极绝缘层130进行接触，从而能够通过正极绝缘层130进行绝缘保护，由此防止金属枝晶与正极集流体110接触而导致短路。
与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：
本实用新型的锂离子电池正负极片结构10通过设置正极组件100、隔膜200及负极组件300，从而能够通过正极集流体110上的正极绝缘层130以及负极集流体310上的负极绝缘层330对金属枝晶进行阻隔，由此防止金属枝晶与正极集流体接触发生短路。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种锂离子电池正负极片结构，其特征在于，包括：正极组件、隔膜及负极组件，所述隔膜设置于所述正极组件与所述负极组件之间；
所述正极组件包括正极集流体、活性物质层及正极绝缘层，所述活性物质层与所述正极绝缘层均涂覆在所述正极集流体的正反两面上；
所述负极组件包括负极集流体、金属层及负极绝缘层，所述金属层与所述负极绝缘层均涂覆在所述负极集流体的正反两面上；
所述金属层与所述正极绝缘层相对设置，所述活性物质层与所述负极绝缘层相对设置。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述正极集流体为铝箔。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述正极绝缘层的厚度大于或等于所述正极集流体的厚度，所述正极集流体的厚度大于或等于所述活性物质层的厚度。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述正极绝缘层的长度大于所述活性物质层的长度。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述负极集流体为铜箔。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述负极绝缘层厚度大于或等于所述负极集流体的厚度，所述负极集流体的厚度大于或等于所述金属层的厚度。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述负极绝缘层的长度大于或等于所述金属层的长度。
8.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述金属层为锂金属层。
9.根据权利要求1所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述正极绝缘层的长度大于或等于所述金属层的长度。
10.一种锂离子电池，包括权利要求1-9中任意一项所述的锂离子电池正负极片结构，其特征在于，所述锂离子电池还包括正极极耳、负极极耳、铝塑膜及电解液，所述锂离子电池正负极片结构与所述电解液分别设置于所述铝塑膜内，所述正极极耳与所述正极集流体连接，所述负极极耳与所述负极集流体连接。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112645390A (zh) * | 2020-12-22 | 2021-04-13 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 一种具有包覆结构的钴酸锂前驱体、其制备方法及用途 |
| CN113922002A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池 |
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| CN113922002A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-11 | 珠海冠宇电池股份有限公司 | 一种电池 |
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