[實用新型]減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備

有效

• 申請號: 201920469463.0
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN209963144U
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 李長明;吳超;辛程勛;辛民昌
• 申請（專利權）人: 青島九環新越新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525;H01M10/44
• 代理公司: 50247 重慶航圖知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡小龍

本實用新型公開了一種減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備，包括隔膜，隔膜的兩側分別設有電極，電極為多孔電極，且電極內的孔間距部分或完全滿足：L≤kδ；其中，L為電極內的孔間距；k為系數，且k≥1；δ為擴散控制層厚度。本實用新型減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備，通過將電極設置為多孔電極，并控制多孔電極內的孔間距，從而使反應分子或離子等在多孔電極內不受傳質速率的控制或大大改善傳質速率的控制，提高儲能設備的比功率以及極大地提高多孔電極的利用率。

技術領域

本實用新型屬于儲能設備技術領域，具體的為一種減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備。

背景技術

現有的鋰離子電池包括正電極、負電極和隔膜，正電極和負電極之間設有電解液。根據鋰離子電池的充放電原理可知：鋰離子電池的充放電過程，就是鋰離子的嵌入和脫嵌過程。當對電池進行充電時，電池的正電極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負電極。而作為負電極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負電極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣，當對電池進行放電時，嵌在負電極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正電極。回正電極的鋰離子越多，放電容量越高。鋰電池放電需要注意幾點：第一，放電電流不能過大，過大的電流導致電池內部發熱，有可能會造成永久性的損害。第二，絕對不能過放電！鋰電池內部存儲電能是靠電化學一種可逆的化學變化實現的，過度的放電會導致這種化學變化有不可逆的反應發生，因此鋰電池最怕過放電，一旦放電電壓低于2.7V，將可能導致電池報廢。

在鋰離子電池充放電過程中，正電極和負電極僅有一定深度的孔表面與電解液接觸而產生鋰離子的嵌入和脫嵌，正電極和負電極的材料不能完全參與鋰離子的嵌入和脫嵌，這也是導致現有的鋰離子電池充放電電流不大的原因，不但限制了鋰離子電池的充放電容量，而且也限制了電池的充放電功率。

發明內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備，能夠有效減少甚至完全消除傳質或擴散控制對充放電的影響，提高充放電速率，并能夠有效提高比表面，增大儲能容量。

為達到上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種減少傳質或擴散控制或完全無傳質或擴散控制的儲能設備，包括電子絕緣且可通過離子的隔膜，所述隔膜的兩側分別設有電極，所述電極為多孔電極，且所述電極內的孔間距部分或完全滿足：

L≤kδ

其中，L為電極內的孔間距；k為系數，且k≥1；δ為擴散控制層厚度。

進一步，所述孔間距為所述電極內或電極外表面可傳輸電解液的孔之間的間距。

進一步，設置在所述電極內的所述孔的孔徑大于等于1nm。

進一步，設置在所述電極內的所述孔的孔徑小于等于1um。

進一步，設置在所述電極內的所述孔的孔徑小于等于100nm。

進一步，設置在所述電極內的所述孔的孔徑小于等于50nm。

進一步，設置在所述電極內的所述孔的孔徑大于等于2nm。

進一步，所述電極采用介孔材料制成。

進一步，所述介孔材料內設有用于輸送電解液的不規則的聯通介孔網絡或所述介孔材料內設有規則陣列分布的且指向電極表面的介孔。

進一步，所述孔間距滿足：L≤10δ。

進一步，所述孔間距滿足：L≤5δ。

進一步，所述孔間距滿足：L≤2δ。

進一步，所述孔間距滿足：L≤δ。

進一步，所述擴散控制層厚度為：