CN221041299U - 一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及圆柱钠离子电池技术领域，具体为一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，包括电池正极、电池负极、第一个隔膜、第二隔膜和内电解液为主材料，极耳和电池外壳为辅助材料组成的21700圆柱钠离子电池；本实用新型通过以O3结构层状氧化物四元材料Na[Ni0.3Fe0.4Mn0.3]O2做钠离子电池正极材料和以硬碳为负极材料，结合对极片的低面密度和长涂布距离设计，并采用14微米陶瓷膜作为电池隔膜，匹配相应的低温型电解液。这样就能够得到快充耐低温21700圆柱型钠离子电池，具有2500mAh容量，可以3C充电和5C放电，循环1000周后容量保持率在80%以上，且在‑20℃可以保持85%的放电容量，使用效果良好。

Description

一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池

技术领域

本实用新型涉及圆柱钠离子电池技术领域，具体为一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池。

背景技术

随着碳中和和碳达峰时间表的提出，新能源尤其是锂电行已经站在新经济的风口，锂电池的头部企业均在疯狂增加产能，而锂矿资源有限且严重分布不均，主要分布在南美和澳洲，锂的价格逐渐攀升，为了能源安全和可控，寻求锂离子电池的替代产品成为动力电池或储能电池的一个重要研究方向。钠作为和锂相近的同主族碱金属元素，具有资源丰富、价格便宜、嵌入机制相似等优点，钠离子电池的研究得到越来越多人的关注，因此可知现在的电池基本满足人们需求，但是仍然存在一些问题。

现有装置：不便根据需要进行快速充电和耐低温，影响使用效果和需求。因此亟需一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池来解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，以解决上述背景技术中提出的现有装置：不便根据需要进行快速充电和耐低温，影响使用效果和需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，包括电池外壳，所述电池外壳内部设置有电池正极和电池负极，所述电池正极和电池负极之间填充有第二隔膜，所述电池负极和电池外壳之间填充有第一个隔膜，所述电池外壳内部填充有内电解液。

优选的，所述电池正极组成主要包含四元活性正极材料Na[Ni0.3Fe0.4Mn0.3]O2，所述电池负极组成为硬碳材料，所述第一个隔膜和第二隔膜采用14微米陶瓷膜材料设置，所述内电解液为低温型钠离子电解液。

优选的，所述电池负极通过搭配单壁CNT和导电石墨SP作为复合导电剂，且电池负极上所涂布浆料主要包含硬碳/软碳的复合负极活性物质，所述电池正极通过搭配多壁CNT和导电石墨SP作为复合导电剂。

优选的，所述电池正极和电池负极均采用涂碳铝箔，且涂层为1微米。

优选的，所述电池正极侧壁采用聚偏氟烯为粘接剂连接有正极极耳，所述正极极耳外部贴合装配有正极盖帽，所述正极盖帽卡设装配在电池外壳正极端，所述电池负极侧壁采用羧甲基纤维素钠和SBR为粘接剂连接有负极极耳，所述负极极耳装配在电池外壳负极端。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

该快充耐低温的21700圆柱钠离子电池设置有以Na[Ni0.3Fe0.4Mn0.3]O2为材料的电池正极，和以硬碳为材料的电池负极，结合对极片的低面密度和长涂布距离设计，并采用14微米陶瓷膜作为电池隔膜，匹配相应的低温型电解液，这样就能够得到快充耐低温21700圆柱型钠离子电池，具有2500mAh容量，可以3C充电和5C放电，循环1000 周后容量保持率在 80% 以上，且在-20℃可以保持85%的放电容量，通过此设计，提高了圆柱钠离子电池快充耐低温性能。

附图说明

图1为本实用新型的结构剖面示意图；

图2为本实用新型电池的倍率曲线图；

图3为本实用新型电池的低温性能曲线图；

图4为本实用新型电池循环性能曲线图；

图5为本实用新型电池外观示意图；

图中：111、电池外壳；112、电池正极；113、电池负极；114、第一个隔膜；115、第二隔膜；116、负极极耳；117、正极极耳；118、正极盖帽；119、内电解液。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5，本实用新型提供的一种实施例：

一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，包括电池外壳111，电池外壳111内部设置有电池正极112和电池负极113，电池正极112组成主要包含四元活性正极材料Na[Ni0.3Fe0.4Mn0.3]O2，电池负极113组成为硬碳材料，电池正极112和电池负极113之间填充有第二隔膜115，电池负极113和电池外壳111之间填充有第一个隔膜114，电池外壳111内部填充有内电解液119，第一个隔膜114和第二隔膜115采用14微米陶瓷膜材料设置，内电解液119为低温型钠离子电解液，电池正极112和电池负极113均采用涂碳铝箔，且涂层为1微米，通过此设计，便于实现快充耐低温，使得使用更加便捷高效；

电池负极113通过搭配单壁CNT和导电石墨SP作为复合导电剂，且电池负极113上所涂布浆料主要包含硬碳/软碳的复合负极活性物质，电池正极112通过搭配多壁CNT和导电石墨SP作为复合导电剂，电池正极112侧壁采用聚偏氟烯为粘接剂连接有正极极耳117，正极极耳117外部贴合装配有正极盖帽118，正极盖帽118卡设装配在电池外壳111正极端，电池负极113侧壁采用羧甲基纤维素钠和SBR为粘接剂连接有负极极耳116，负极极耳116装配在电池外壳111负极端，通过此设计，便于对电池的导电装配使用，使得后续使用更加便捷安全。

工作原理：电池倍率，是指电池在规定时间内放出其额定容量时所需要的电流值，在数值上，等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示，即图2表示本电池经过实验所得数据曲线对比，即在不同倍率下，电池电压和容量的关系；

低温使用电池时的容量也是重要的指标之一，在低温条件下电池性能会下降，低温条件下锂电池的性能会出现下降表现为充电时间延长、充放电量减少、电池容量变小、掉电速度快，电池容量会变小，如图3为本电池在常温和-20°C下的放电对比图；

电池循环性能，电池连续重复进行多次的充电-放电的行为称为循环充放电，电池循环充放电的次数称为循环次数，随着充放电次数的增加，由于内部氧化引起的内部电阻增加，会使得电池不能释放已存储的电量，电池的寿命逐渐终止，如图4表示为随着循环次数的增加，本电池内部实际容量的变化；

通过以四元活性材料Na[Ni0.3Fe0.4Mn0.3]O2的电池正极112和以硬碳材料为电池负极113的组合在以14微米陶瓷膜材料作为第一个隔膜114和第二隔膜115的装配下，通过搭配低温型钠离子的内电解液119，便于得到快充耐低温21700圆柱型钠离子电池，具有2500mAh容量，可以3C充电和5C放电，循环1000 周后容量保持率在 80% 以上，且在-20℃可以保持85%的放电容量，同时在以导电石墨SP与单或多壁CNT 制成的复合导电剂，聚偏氟烯为正极粘接剂，羧甲基纤维素钠和SBR为负极粘接剂装配的负极极耳116和正极极耳117，便于后续的导电使用，在电池外壳111和正极盖帽118的包装下便于投入使用。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，包括电池外壳（111），其特征在于：所述电池外壳（111）内部设置有电池正极（112）和电池负极（113），所述电池正极（112）和电池负极（113）之间填充有第二隔膜（115），所述电池负极（113）和电池外壳（111）之间填充有第一个隔膜（114），所述电池外壳（111）内部填充有内电解液（119）。

2.根据权利要求1所述的一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，其特征在于：所述电池正极（112）侧壁采用聚偏氟烯为粘接剂连接有正极极耳（117），所述正极极耳（117）外部贴合装配有正极盖帽（118），所述正极盖帽（118）卡设装配在电池外壳（111）正极端。

3.根据权利要求1所述的一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，其特征在于：所述电池负极（113）侧壁粘贴连接有负极极耳（116），所述负极极耳（116）装配在电池外壳（111）负极端。

4.根据权利要求1所述的一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，其特征在于：所述电池正极（112）和电池负极（113）外部均设有涂层，且涂层为1微米。

5.根据权利要求1所述的一种快充耐低温的21700圆柱钠离子电池，其特征在于：所述内电解液（119）为低温型钠离子电解液。