CN213878180U - 一种圆柱型锂电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体公开一种圆柱型锂电池，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。本实用新型将正极集流体设置成管状形，使得正极集流体仅仅占用电池最外一圈的空间，进而提升电池的内部的可使用空间，提升电极活性材料的载量和比容量，提升电池性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种圆柱型锂电池。
背景技术
目前，新能源汽车已经成为我国七大战略性新兴产业之一，并且随着新能源汽车研发的飞速发展，锂离子动力电池由于具有高能量密度和长循环使用寿命的优越性，逐步成为最具有发展潜力和竞争力的动力电池之一。
现有的圆柱型锂电池中，正极集流体、电极活性材料、电解质层、负极集流体等经逐层铺设后再整体卷曲在电池内，该卷曲方式的正极集流体多层的绕在电池内，使得正极集流体用量大且占用电池内部空间多，造成其他材料在电池内的使用空间缩小，进而影响电池的其他材料如电极活性材料的载量。
实用新型内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种圆柱型锂电池，该电池的正极集流体占用电池的内部空间少且用量小。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种圆柱型锂电池，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽。
与现有技术相比，本实用新型将正极集流体设置成管状形，并在正极集流体的中心位置设置负极集流体，使得在逐层铺设电解质层和正极活性材料层时，正极集流体仅仅占用电池最外一圈的空间，进而提升电池的内部的可使用空间。电池的内部的可使用空间增大，即可提升电极活性材料的载量，电极活性材料的载量增大，则电池的能力密度增大，电池性能增强。
作为优选，还包括第二电解质层和隔膜层；所述隔膜层包裹所述第一电解质层，所述第二电解质层设置所述隔膜层与所述正极活性材料层之间。
作为优选，所述第一电解质层和所述第二电解质层为液态电解质。
作为优选，所述第一电解质层为固体电解质。
作为优选，所述保护壳的顶部边缘向内弯折，所述绝缘圈的边缘沿所述保护壳的内壁向其顶部边缘延伸，所述电池帽的边缘通过所述绝缘圈卡接在所述保护壳的顶部边缘内。
作为优选，所述电池帽上设置有一内部中空的凸起，所述负极集流体的顶端卡接在所述凸起内，所述第一电解质层延伸至所述电池帽与所述凸起的内壁之间。
作为优选，所述负极集流体呈圆柱形。
附图说明
现结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步说明。
图1本实用新型的内部结构示意图；
图2本实用新型的另一内部结构示意图。
图中：
1、电池帽；2、保护壳；3、绝缘圈；4、正极集流体；5、正极活性材料层；6、第一电解质层；7、负极集流体；8、第二电解质层；9、隔膜层。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示，一种圆柱型锂电池，包括管状形正极集流体4，所述正极集流体4内设置有与其中心轴同轴的负极集流体7，所述负极集流体7的周向及底端包裹有第一电解质层6，所述第一电解质层6与所述正极集流体4之间设置有浆料状正极活性材料层5；所述正极集流体4的外壁及底端包裹有保护壳2，所述正极集流体4的顶端设置有抵接所述保护壳2的内壁及所述第一电解质层6的绝缘圈3，所述负极集流体7的顶端设置有抵接所述绝缘圈3的电池帽1。
与现有技术相比，本实用新型将正极集流体4设置成管状形，并在正极集流体4的中心位置设置负极集流体7，使得在逐层铺设电解质层和正极活性材料层5时，正极集流体4仅仅占用最外一圈的空间，进而提升电池的内部的可使用空间。电池的内部的可使用空间增大，即可提升电极活性材料的载量，电极活性材料的载量增大，则电池的能力密度增大，电池性能增强。
本实施例中，所述第一电解质层6为固体电解质。
现有的商业化电池中，正极活性材料均为涂布后烘干，一般固体的表面存在肉眼可识别或肉眼不可识别的凹凸不平的丘陵，当固定表面与固体表面接触时，由于丘陵的作用，使得固定表面与固体表面之间不完全贴紧，造成接触面的界面阻抗增大。本实用新型将正极活性材料设置成浆料状，使得正极活性材料与电解质的接触依然保持成固体与半固态的接触状态，浆料状正极活性材料利用液体柔润性好的特点，使得正极活性材料与固体电解质接触时，正极活性材料贴紧固体电解质的各个位置，以使两者之间的界面电阻减小，锂离子的传导率提高。将正极活性材料设置成浆料状，不仅可以保持正极活性材料与固体电解质的稳定接触，还能保持使用固体电解质的优越性，保证锂电池的能量密度和优异的安全性。
浆料状的正极活性材料采用现有技术中半固态锂浆料电池常用的浆料状活性材料，本申请并不要求保护其材料及组分。
本实施例中，所述正极活性材料层4包括碳纳米管、石墨烯、石墨炔、导电炭黑等材料的一种或几种。在正极活性材料中掺杂碳纳米管等材料，因碳纳米管等材料具有良好的导电性，可提高正极活性材料的导电性，进而减少集流体的用量。
如图1所示，本实施例中的所述保护壳2的顶部边缘向内弯折，所述绝缘圈3的边缘沿所述保护壳2的内壁向其顶部边缘延伸，所述电池帽1的边缘通过所述绝缘圈3卡接在所述保护壳2的顶部边缘内；
本实施例中，所述电池帽1上设置有一内部中空的凸起，所述负极集流体7的顶端卡接在所述凸起内，所述第一电解质层6延伸至所述电池帽1与所述凸起的内壁之间。
本实施例中，所述隔膜层9只导通第一电解质层6的离子。
本实施例中，所述负极集流体7呈圆柱形。
圆柱形的负极集流体7设置于电池的中心位置，并且径向向外依次设有正极活性材料层 5以及正极集流体4，而负极集流体7与正极活性材料层5之间设置有固体电解质相互隔离。本实施例中，负极集流体7是金属柱，具体为铜柱或镍柱。
本实施例中，第一电解质层6可使用PEO基、聚酯基、PVDF类、SN基、LLZO、LGPS、Li3PO4、LPON、LSPO等固态电解质的一种或多种。
本实施例中，电池正极包括正极集流体4和浆料状正极活性材料层5。其中，正极集流体4可为铝网、钛网、不锈钢网等任一一种，而正极活性材料层5的材质可为硫、二氧化锰、五氧化二钒等不含有锂元素的材料，也可为磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂等含锂元素的材料。使用不含锂元素正极活性材料层5时，可在负极集流体7材料上沉积相应的锂金属负极材料。
另外，本实施例中的不锈钢保护壳2可为铝壳、不锈钢壳等，电池帽1为不锈钢片，电池帽1和不锈钢保护壳2共同起到保护且支撑电池的作用。绝缘圈3向上翘起延伸至电池帽 1与不锈钢保护壳2之间压接相连的位置处，从而将作为负极的电池帽1以及作为正极的不锈钢保护壳2相互隔离。
请参见图1，本实施例的圆柱型锂电池的制备方法如下：
首先在电池的不锈钢保护壳2内部放置正极集流体4，然后将绝缘圈3放置于正极集流体4的顶部；然后用第一电解质层6包裹住柱状负极集流体7穿过绝缘圈3的中心孔并插入到电池的正中央位置处；在正极集流体4和第一电解质层6之间通过绝缘圈3处将浆料状正极活性材料层5注入；再将电池帽1扣于负极集流体7的顶部位置，并且电池的不锈钢保护壳2将固体电解质以及电池帽1压紧，而电池帽1与不锈钢保护之间通过绝缘圈3相互隔离。
本实用新型技术方案相对于现有技术的铜箔、铝箔集流体，采用浆料状的正极活性材料，可使用相对薄的铜箔和铝箔集流体，在降低单体电池成本的同时，降低正负极集流体7的占比，提高单体电池的能量密度。
实施例2
如图2所示，与同实施例1相比，本实施不同的是，还包括第二电解质层8和隔膜层9；所述隔膜层9包裹所述第一电解质层6，所述第二电解质层8设置所述隔膜层9与所述正极活性材料层5之间。
本实施例中，所述第一电解质层6和所述第二电解质层8为液态电解质。
本实用新型并不局限于上述实施方式，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变动。
Claims (4)
1.一种圆柱型锂电池，其特征在于，包括管状形正极集流体，所述正极集流体内设置有与其中心轴同轴的负极集流体，所述负极集流体的周向及底端包裹有第一电解质层，所述第一电解质层与所述正极集流体之间设置有浆料状正极活性材料层；
所述正极集流体的外壁及底端包裹有保护壳，所述正极集流体的顶端设置有抵接所述保护壳的内壁及所述第一电解质层的绝缘圈，所述负极集流体的顶端设置有抵接所述绝缘圈的电池帽；
还包括第二电解质层和隔膜层；所述隔膜层包裹所述第一电解质层，所述第二电解质层设置所述隔膜层与所述正极活性材料层之间；
所述第一电解质层为固体电解质；或所述第一电解质和所述第二电解质层为液态电解质。
2.根据权利要求1所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述保护壳的顶部边缘向内弯折，所述绝缘圈的边缘沿所述保护壳的内壁向其顶部边缘延伸，所述电池帽的边缘通过所述绝缘圈卡接在所述保护壳的顶部边缘内。
3.根据权利要求1所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述电池帽上设置有一内部中空的凸起，所述负极集流体的顶端卡接在所述凸起内，所述第一电解质层延伸至所述电池帽与所述凸起的内壁之间。
4.根据权利要求1所述的圆柱型锂电池，其特征在于，所述负极集流体呈圆柱形。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201921375014.6U CN213878180U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 一种圆柱型锂电池 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN213878180U true CN213878180U (zh) | 2021-08-03 |
Family
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Family Applications (1)
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| CN201921375014.6U Active CN213878180U (zh) | 2019-08-22 | 2019-08-22 | 一种圆柱型锂电池 |
Country Status (1)
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2019
- 2019-08-22 CN CN201921375014.6U patent/CN213878180U/zh active Active
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