[發(fā)明專利]一種具有三層電極結(jié)構(gòu)的高效電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810180723.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN108470942A
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫備寬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 孫備寬
• 主分類號(hào): H01M10/0587
• 分類號(hào): H01M10/0587
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

當(dāng)前的離子電池中一般采用正極、電解液、隔膜、負(fù)極層疊繞組的方式制作，這種方式有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是正極材料的利用率不高，導(dǎo)致電池能量密度不夠，無法滿足電動(dòng)汽車的需要；從電池的原理可以推出，增加電極的有效反應(yīng)面積，減少電池內(nèi)阻，可以有效的提升電池性能指標(biāo)；本發(fā)明的目的是提供一種新的電池結(jié)構(gòu)，提升電極的利用率，降低電池內(nèi)阻，比采用傳統(tǒng)方式的電池結(jié)構(gòu)，顯著提高電池的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力、電子領(lǐng)域，是一種具有三層電極的高功率密度、能量密度的二次電池。

背景技術(shù)

電池（Battery）指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能量和內(nèi)阻。在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。負(fù)極活性物質(zhì)由電位較負(fù)并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的還原劑組成，如鋅、鎘、鉛等活潑金屬和氫或碳?xì)浠衔锏取Ｕ龢O活性物質(zhì)由電位較正并在電解質(zhì)中穩(wěn)定的氧化劑組成，如二氧化錳、二氧化鉛、氧化鎳等金屬氧化物，氧或空氣，鹵素及其鹽類，含氧酸及其鹽類等。電解質(zhì)則是具有良好離子導(dǎo)電性的材料，如酸、堿、鹽的水溶液，有機(jī)或無機(jī)非水溶液、熔融鹽或固體電解質(zhì)等。

鋰離子電池：是一種二次電池（充電電池），它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。鋰離子電池主要由五部分構(gòu)成，即正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜和包裝材料。其中，包裝材料和石墨負(fù)極技術(shù)相對(duì)成熟，成本占比不高。鋰離子電池的核心材料主要是正極材料、電解液和隔膜。其中，正極材料是鋰電池最為關(guān)鍵的原材料，約占電池成本的40%左右，占電池芯重量的50%。

當(dāng)前的離子電池中一般采用正極、電解液、隔膜、負(fù)極層疊繞組的方式制作，這種方式有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是正極材料的利用率不高，導(dǎo)致電池能量密度不夠，無法滿足電動(dòng)汽車的需要。從電池的原理可以推出，增加電極的有效反應(yīng)面積，減少電池內(nèi)阻，可以有效的提升電池性能指標(biāo)。

本發(fā)明根據(jù)整個(gè)電池行業(yè)的正極性能不足的現(xiàn)狀，第一次采用三層電極結(jié)構(gòu)，可以有效地降低電極成本和電池重量、降低內(nèi)阻、提升性能，可以比傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)電池，性能約提升一倍，可以滿足電動(dòng)汽車充電一次行駛1000公里的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新的電池結(jié)構(gòu)，提升電極的利用率，降低電池內(nèi)阻，比采用傳統(tǒng)方式的電池結(jié)構(gòu)，顯著提高電池的性能。

一種具有三層電極結(jié)構(gòu)的高效電池，其特征在于采用了“負(fù)極+隔膜+正極+隔膜+負(fù)極”的三層電極結(jié)構(gòu)，正、負(fù)極之間充滿電解液，當(dāng)電池工作的時(shí)候，正極同時(shí)和兩側(cè)的負(fù)極發(fā)生充、放電反應(yīng)，提升了正極材料的利用率，減少了電池的內(nèi)阻，提升了能量密度和功率密度，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。

本發(fā)明題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種具有三層電極結(jié)構(gòu)的高效電池，是由負(fù)極、隔膜、正極、隔膜、負(fù)極，按照順序排列繞制而成的，其中正、負(fù)極間充滿電解液，其中兩側(cè)的負(fù)極最后封裝在一起，形成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)外型的電池。

優(yōu)選地，所述正、負(fù)電極集流體由低密度、高比面積、高吸附性的泡沫金屬制作。

優(yōu)選地，所述中間正電極集流體兩個(gè)面應(yīng)該具有相同的材料、工藝制作而成。

優(yōu)選地，所述兩側(cè)負(fù)電極應(yīng)當(dāng)使用相同的材料和工藝制作而成。

優(yōu)選地，所述中間正電極吸附載流子（鋰離子等）的數(shù)量能力，應(yīng)略低于兩負(fù)極吸附載流子（鋰離子等）的數(shù)量之和。

優(yōu)選地，所述兩層隔膜、電解液應(yīng)該具有相同的性能、參數(shù)。

優(yōu)選地，根據(jù)實(shí)際需要，這種結(jié)構(gòu)也可以按照正極、隔膜、負(fù)極、隔膜、正極的方式排列而成。