[發明專利]一種鋰離子動力電池系統

有效

• 申請號: 201010249059.6
• 申請日: 2010-08-06
• 公開（公告）號: CN101924241A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 裴普成;劉伯文;王希忠
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/76;H01M2/24;H01M2/16
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及化學電源領域，尤其涉及一種鋰離子動力電池系統。

背景技術

鋰離子電池自上世紀九十年代開始商品化以來，得到了飛速的發展。由于其具有放電電壓高、比能量密度高、循環壽命長、自放電率低、環境友好等優點，在移動通訊、便攜式電子設備、軍事、醫療等領域獲得了廣泛的應用。

目前，鋰離子電池的正極材料主要有：氧化鈷鋰(LiCoO₂)、氧化錳鋰(LiMn₂O₄)、氧化鎳鋰(LiNiO₂)以及磷酸鐵鋰(LiFePO₄)。現有技術中，無論是小型便攜式鋰離子電池，還是動力型鋰離子電池，其結構都是將電極活性物質粉末涂覆在電極集流體上構成電極，將電極與隔膜進行合理組裝在電池殼內，最后在電池殼內注入電解液即可。但是，將傳統結構的鋰離子動力電池裝載在電動汽車上，還存在如下問題：1)電池組單體電池間的一致性差，這將導致電池組的使用壽命縮短；2)續駛里程有限，固定容量的動力電池限制了電動汽車的續航能力；3)充電時間長，充電時間長是制約電池在電動汽車上推廣應用的重要因素。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種鋰離子動力電池系統，該系統克服了傳統鋰離子動力電池在電動汽車上應用的不足，具有單體電池一致性好、電池容量可按需調節、無需充電等待等優點。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種鋰離子動力電池系統，包括正極混合材料儲罐1和負極混合材料儲罐2，正極混合材料儲罐1通過正極導管11經由正極集流流場板7形成正極混合液回路，負極混合材料儲罐2通過負極導管12經由負極集流流場板8形成負極混合液回路，正極集流流場板7和負極集流流場板8之間設置電池隔膜9，所述正極混合液回路上設置正極驅動泵3，所述負極混合液回路上設置負極驅動泵4。

所述正極混合液回路和所述負極混合液回路上都分別安裝電流阻斷器13。

所述正極集流流場板7和所述負極集流流場板8之間連接負載10。

所述正極集流流場板7上連接第一電堆端板5，所述負極集流流場板8上連接第二電堆端板6。

所述正極集流流場板7和所述負極集流流場板8可以集成設置為雙極板。

所述電池隔膜9采用非電子導電材料。

所述非電子導電材料為聚丙烯單層微孔膜(PP)或者聚乙烯單層微孔膜(PE)或者聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)復合多層微孔膜。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1)電池組中單體電池的一致性好，有利于提高電池組的整體使用壽命；

2)可以通過增加電極活性物質提高電池的容量，提高電池的使用時間；

3)電池放電完畢后，更換電極活性物質，無需充電等待。

附圖說明

附圖是本發明的結構示意圖。

附圖標記：

1——正極混合材料儲罐；?2——負極混合材料儲罐；?3——正極驅動泵；

4——負極驅動泵；???????5——第一電堆端板；?????6——第二電堆端板；

7——正極集流流場板；???8——負極集流流場板；???9——電池隔膜；

10——負載；????????????11——正極導管；????????12——負極導管；

13——電流阻斷器。

具體實施方式

下面結合附圖詳細說明本發明的實施方式。

本發明包括正極混合材料儲罐1和負極混合材料儲罐2，正極混合材料儲罐1通過正極導管11經由正極集流流場板7形成正極混合液回路，負極混合材料儲罐2通過負極導管12經由負極集流流場板8形成負極混合液回路，正極集流流場板7和負極集流流場板8之間設置電池隔膜9，所述正極混合液回路上設置正極驅動泵3，所述負極混合液回路上設置負極驅動泵4。所述正極混合液回路和所述負極混合液回路上都分別安裝電流阻斷器13。所述正極集流流場板7和所述負極集流流場板8之間連接負載10。所述正極集流流場板7上連接第一電堆端板5，所述負極集流流場板8上連接第二電堆端板6。所述電池隔膜9采用非電子導電材料聚丙烯單層微孔膜(PP)。

本發明的工作原理是：

將鋰離子電池正極材料與電解液混合均勻，制得正極混合液，裝入正極混合材料儲罐1，將鋰離子電池負極材料與電解液混合均勻，制得負極混合液，裝入負極混合材料儲罐2；用正極驅動泵3將正極混合液輸送到正極集流流場板7中，用負極驅動泵4將負極混合液輸送到負極集流流場板8中；外加負載后，鋰離子從正極材料中脫出，進入電解液通過電池隔膜9遷移到負極，嵌入到負極材料中，同時，電子從正極材料遷移到正極集流體，從外加電路經由負載移動到負極集流體，然后轉移到負極材料上，完成鋰離子電池的放電過程；驅動泵不斷地將充電狀態的電極材料混合液泵入反應流場板中，電池將不停的進行放電過程，因此該電池系統的容量可以很大，其輸出功率與容量是相互獨立的。由于電極混合液既是離子導電體，又是電子導電體，因此，在電極混合液回路中安裝電流阻斷器，以阻斷旁路電流，提高電池的能量效率。此外，電池系統的集流流場板可以做成雙極板，構成單體電池的并聯組合，提高電池的輸出電壓，這種電池組單體電池之間的一致性好，有利于提高電池材料的使用壽命。當儲液罐中的電極材料都由充電狀態變為放電狀態時，將該放電態的電極混合液泵出，換上充電態的電極材料混合液，這樣電池可以接著放電，無需充電等待，放電態的電極材料使用另外的設備進行充電處理。因此，本發明特別適合于為電動汽車提供動力，它可以使汽車的續駛能力提高，無需充電等待，更換電極材料與汽車加油的程序相當，非常便于實際中的使用。