CN213660476U - 一种快速充电的聚合物锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种快速充电的聚合物锂电池，包括外壳，所述外壳的一侧设置有阳极耳，所述阳极的一侧设置有阴极耳，所述外壳的内部设置有铝塑包装膜，所述铝塑包装膜内填充有电解液，所述阳极耳的正下方设置有正极集流体，所述阴极耳的下端设置有负极集流体，所述正极集流体与负极集流体之间的设置有聚合物隔膜，所述正极集流体和负极集流体对应铝塑包装膜的一侧均设置有隔离膜，所述外壳的前侧外壁上设置有单片机，所述单片机的下方设置有风扇。本实用新型的一种快速充电的聚合物锂电池，NTC温度传感器可实时监测电池温度，利用风扇进行降温冷却，正极集流体和负极集流体均可以提高电子通过速率，实现快速充放电的功能，提高使用便捷性。

Description

一种快速充电的聚合物锂电池

技术领域

本实用新型涉及锂电池技术领域，特别涉及一种快速充电的聚合物锂电池。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂电池可以反复充放电，其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于普通电池，同时锂电池具有充电效率高的特点。根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池或塑料锂离子电池，聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致，它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。市面上大多数锂离子电池充电时间比较长，需要耗费大量时间等待手机充满，给须尽快给设备充满电的人带来很多不便，采用某些充电设备对锂电池进行大电流快充时，会导致锂电池的温度异常升高，反而造成使用安全问题。为此，我们提出一种快速充电的聚合物锂电池。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种快速充电的聚合物锂电池，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种快速充电的聚合物锂电池，包括外壳，所述外壳的一侧位置设置有阳极耳，所述阳极的一侧位置设置有阴极耳，所述外壳的内部设置有铝塑包装膜，所述铝塑包装膜内填充有电解液，所述阳极耳的正下方位置设置有正极集流体，所述阴极耳的下端位置设置有负极集流体，所述正极集流体与负极集流体之间的位置设置有聚合物隔膜，所述正极集流体和负极集流体对应铝塑包装膜的一侧均设置有隔离膜，所述外壳的前侧外壁上设置有单片机，所述单片机的下方位置设置有风扇。

优选的，所述外壳是由工程塑料材料制造的，所述铝塑包装膜位于外壳内部的中间位置，所述单片机固定安装于外壳上表面内壁上，所述风扇嵌装于外壳的上表面外壁的中间位置，所述单片机与风扇之间的连接方式为电性连接，所述铝塑包装膜的上表面外壁上粘接有NTC温度传感器，所述NTC温度传感器电性连接与单片机上。

通过采用上述技术方案，可达到如下技术效果：NTC温度传感器可以探知该锂电池的外表面温度，并将温度信息传送到单片机上，该锂电池的温度数值便会在单片机上的数显屏上显示，当温度超过预设的温度值时，风扇可以通过风冷对该锂电池进行降温。

优选的，所述阳极耳和阴极耳的底部外表面位置均过盈配合有绝缘片，所述绝缘片的数量有两块，所述绝缘片贯穿并胶接于外壳的前侧外表面位置。

通过采用上述技术方案，可达到如下技术效果：绝缘片可以将阳极耳、阴极耳与外壳隔绝，防止外壳上漏电，导致该锂电池短路。

优选的，所述正极集流体位于阳极耳的下端位置，所述正极集流体是由镍钴锰混合材料制成的，所述正极集流体的外表面上通过粘接剂胶接有导电剂。

通过采用上述技术方案，可达到如下技术效果：借助导电剂可以使得正极集流体具有优良的导电性。

优选的，所述导电剂的外表面位置涂有纳米管，所述纳米管上开设有纳米孔，所述纳米孔的数量有若干个。

通过采用上述技术方案，可达到如下技术效果：纳米管上的纳米孔可以使得电解液充满纳米管中，让电解液与正极集流体充分接触，提高电化学反应的反应速率。

优选的，所述负极集流体固定连接于阴极耳的下端位置，所述负极集流体是由石墨制成的，所述负极集流体的外表面位置设置有碳壳层，所述碳壳层与负极集流体之间为层间结合。

通过采用上述技术方案，可达到如下技术效果：碳壳层可以防止负极集流体与电解液发生化学反应时，电解液中的锂离子不会直接与石墨分子发生反应，而是与碳壳层发生化学反应，在碳壳层的外表面上形成轻薄而致密的SEI膜，既能让电离子快速从负极集流体上通过，提高该锂电池的充放电倍率，也能防止电解液中的锂离子含量减少，缩短锂电池的使用寿命。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：该快速充电的聚合物锂电池，通过设置有阳极耳、阴极耳、外壳和绝缘片，位于阳极耳和阴极耳底端的绝缘片可以将外壳与阳极耳和阳极耳相互隔绝，防止外壳带电，而导致该锂电池内部的电量流失。通过设置有NTC温度传感器、单片机和风扇，在对该锂电池进行充电时，位于铝塑包装膜外表面上的NTC温度传感器会实时监测该锂电池的外部温度，在温度超过预设的温度阈值时，会驱使单片机开启位于外壳上表面的风扇，利用风冷模式对铝塑包装膜进行降温冷却，防止该锂电池升温过快，温度过高而导致充电倍率下降，引发电池起火甚至爆炸，对使用者的人身安全造成威胁。通过设置有正极集流体和导电剂，借助粘接剂胶接于正极集流体外表面上的导电剂可以赋予正极集流体优良的导电性，提高电子穿过正极集流体的速度。通过设置有纳米管和纳米孔，位于正极集流体外表面上的纳米管内部的纳米孔会容纳电解液，电解液会充盈于每个纳米孔中，使得正极集流体与电解液充分接触，提高还原反应速率。通过设置有负极集流体、碳壳层和电解液，包裹于负极集流体外表面上碳壳层会与电解液中的游离态锂离子发生化学反应，从而在碳壳层的外表面形成一层轻薄而致密的SEI膜，可以保护该锂电池中的电量不会很快地自然流失，同时，碳壳层取代了石墨与锂原子之间剧烈的化学反应，防止负极集流体被消耗，避免了锂原子数量减少过多，进而延长了该锂电池的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池的俯视图；

图3为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池的主剖视图；

图4为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池图3中A处的放大图；

图5为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池的正极集流体的纵剖视图；

图6为本实用新型一种快速充电的聚合物锂电池图5中B处的放大图。

图中：1、外壳；2、阳极耳；3、阴极耳；4、铝塑包装膜；5、电解液；6、正极集流体；7、负极集流体；8、聚合物隔膜；9、隔离膜；10、单片机；11、风扇；12、NTC温度传感器；13、绝缘片；14、导电剂；15、纳米管；16、纳米孔；17、碳壳层。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-6所示，一种快速充电的聚合物锂电池，包括外壳1，外壳1的一侧位置设置有阳极耳2，阳极的一侧位置设置有阴极耳3，外壳1的内部设置有铝塑包装膜4，铝塑包装膜4内填充有电解液5，阳极耳2的正下方位置设置有正极集流体6，阴极耳3的下端位置设置有负极集流体7，正极集流体6与负极集流体7之间的位置设置有聚合物隔膜8，正极集流体6和负极集流体7对应铝塑包装膜4的一侧均设置有隔离膜9，外壳1的前侧外壁上设置有单片机10，单片机10的下方位置设置有风扇11。

外壳1是由工程塑料材料制造的，铝塑包装膜4位于外壳1内部的中间位置，单片机10固定安装于外壳1上表面内壁上，风扇11嵌装于外壳1的上表面外壁的中间位置，单片机10与风扇11之间的连接方式为电性连接，铝塑包装膜4的上表面外壁上粘接有NTC温度传感器12，NTC温度传感器12电性连接与单片机10上。

阳极耳2和阴极耳3的底部外表面位置均过盈配合有绝缘片13，绝缘片13的数量有两块，绝缘片13贯穿并胶接于外壳1的前侧外表面位置。

正极集流体6位于阳极耳2的下端位置，正极集流体6是由镍钴锰混合材料制成的，正极集流体6的外表面上通过粘接剂胶接有导电剂15。

导电剂15的外表面位置涂有纳米管16，纳米管16上开设有纳米孔17，纳米孔17的数量有若干个。

负极集流体7固定连接于阴极耳3的下端位置，负极集流体7是由石墨制成的，负极集流体7的外表面位置设置有碳壳层18，碳壳层18与负极集流体7之间为层间结合。

需要说明的是，本实用新型为一种快速充电的聚合物锂电池，在使用时，位于铝塑包装膜4内部的电解液5会与正极集流体6之间发生还原反应，产生游离态的电子，而电解液5中的与负极集流体7之间发生氧化反应，产生游离态的锂离子，这样电子从负极集流体7流入负载回路，而锂离子则通过电解液5中的电解质流向正极集流体6，从而在该锂电池内部形成电流，位于正极集流体6外表面的导电剂14，可以使得电流快速通过正极集流体6，赋予了正极集流体6优良的导电性；而电解液5会通过纳米管15，充盈于纳米管15内部的数个纳米孔16中，有助于正极集流体6与电解液5充分接触，促进电化学反应发生速率；在负极集流体7外表面上的碳壳层17，在该锂电池充放电过程中，碳壳层17中的碳原子会与游离态的锂离子之间发生化学反应，从而在碳壳层17的外表面上形成一层轻薄而致密的SEI膜，能够让电离子快速从负极集流体7上快速通过，提高该锂电池的充放电倍率，同时，碳壳层17可以避免负极集流体7中的石墨直接与游离态锂离子发生化学反应，能够保护负极集流体7被消耗，防止电解液5中的锂离子含量减少，导致该锂电池的使用寿命大大缩短。当该锂电池充分放电后，可以将充电设备的正负极接头，分别与阳极耳2和阴极耳3相连接，再进行充电即可。由于锂电池在充电时，会出现温度升高的现象，当锂电池的温度数值超过预设的温度阈值时，NTC温度传感器会探测到铝塑包装膜4外表面的温度，并将温度信息传送到单片机10中，单片机10会开启风扇11，随着风扇11的转动，利用风冷模式，对该锂电池进行降温冷却，防止该锂电池升温过快，而导致起火，甚至爆炸，威胁使用者的人身安全。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和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)

1.一种快速充电的聚合物锂电池，包括外壳(1)，其特征在于：所述外壳(1)的一侧位置设置有阳极耳(2)，所述阳极的一侧位置设置有阴极耳(3)，所述外壳(1)的内部设置有铝塑包装膜(4)，所述铝塑包装膜(4)内填充有电解液(5)，所述阳极耳(2)的正下方位置设置有正极集流体(6)，所述阴极耳(3)的下端位置设置有负极集流体(7)，所述正极集流体(6)与负极集流体(7)之间的位置设置有聚合物隔膜(8)，所述正极集流体(6)和负极集流体(7)对应铝塑包装膜(4)的一侧均设置有隔离膜(9)，所述外壳(1)的前侧外壁上设置有单片机(10)，所述单片机(10)的下方位置设置有风扇(11)。

2.根据权利要求1所述的一种快速充电的聚合物锂电池，其特征在于：所述外壳(1)是由工程塑料材料制造的，所述铝塑包装膜(4)位于外壳(1)内部的中间位置，所述单片机(10)固定安装于外壳(1)上表面内壁上，所述风扇(11)嵌装于外壳(1)的上表面外壁的中间位置，所述单片机(10)与风扇(11)之间的连接方式为电性连接，所述铝塑包装膜(4)的上表面外壁上粘接有NTC温度传感器(12)，所述NTC温度传感器(12)电性连接与单片机(10)上。

3.根据权利要求1所述的一种快速充电的聚合物锂电池，其特征在于：所述阳极耳(2)和阴极耳(3)的底部外表面位置均过盈配合有绝缘片(13)，所述绝缘片(13)的数量有两块，所述绝缘片(13)贯穿并胶接于外壳(1)的前侧外表面位置。

4.根据权利要求1所述的一种快速充电的聚合物锂电池，其特征在于：所述正极集流体(6)位于阳极耳(2)的下端位置，所述正极集流体(6)是由镍钴锰混合材料制成的，所述正极集流体(6)的外表面上通过粘接剂胶接有导电剂(15)。

5.根据权利要求4所述的一种快速充电的聚合物锂电池，其特征在于：所述导电剂(15)的外表面位置涂有纳米管(16)，所述纳米管(16)上开设有纳米孔(17)，所述纳米孔(17)的数量有若干个。

6.根据权利要求1所述的一种快速充电的聚合物锂电池，其特征在于：所述负极集流体(7)固定连接于阴极耳(3)的下端位置，所述负极集流体(7)是由石墨制成的，所述负极集流体(7)的外表面位置设置有碳壳层(18)，所述碳壳层(18)与负极集流体(7)之间为层间结合。

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