[发明专利]一种锂离子动力电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源领域，尤其涉及一种锂离子动力电池系统。

背景技术

锂离子电池自上世纪九十年代开始商品化以来，得到了飞速的发展。由于其具有放电电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、环境友好等优点，在移动通讯、便携式电子设备、军事、医疗等领域获得了广泛的应用。

目前，锂离子电池的正极材料主要有：氧化钴锂(LiCoO₂)、氧化锰锂(LiMn₂O₄)、氧化镍锂(LiNiO₂)以及磷酸铁锂(LiFePO₄)。现有技术中，无论是小型便携式锂离子电池，还是动力型锂离子电池，其结构都是将电极活性物质粉末涂覆在电极集流体上构成电极，将电极与隔膜进行合理组装在电池壳内，最后在电池壳内注入电解液即可。但是，将传统结构的锂离子动力电池装载在电动汽车上，还存在如下问题：1)电池组单体电池间的一致性差，这将导致电池组的使用寿命缩短；2)续驶里程有限，固定容量的动力电池限制了电动汽车的续航能力；3)充电时间长，充电时间长是制约电池在电动汽车上推广应用的重要因素。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种锂离子动力电池系统，该系统克服了传统锂离子动力电池在电动汽车上应用的不足，具有单体电池一致性好、电池容量可按需调节、无需充电等待等优点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种锂离子动力电池系统，包括正极混合材料储罐1和负极混合材料储罐2，正极混合材料储罐1通过正极导管11经由正极集流流场板7形成正极混合液回路，负极混合材料储罐2通过负极导管12经由负极集流流场板8形成负极混合液回路，正极集流流场板7和负极集流流场板8之间设置电池隔膜9，所述正极混合液回路上设置正极驱动泵3，所述负极混合液回路上设置负极驱动泵4。

所述正极混合液回路和所述负极混合液回路上都分别安装电流阻断器13。

所述正极集流流场板7和所述负极集流流场板8之间连接负载10。

所述正极集流流场板7上连接第一电堆端板5，所述负极集流流场板8上连接第二电堆端板6。

所述正极集流流场板7和所述负极集流流场板8可以集成设置为双极板。

所述电池隔膜9采用非电子导电材料。

所述非电子导电材料为聚丙烯单层微孔膜(PP)或者聚乙烯单层微孔膜(PE)或者聚丙烯(PP)/聚乙烯(PE)复合多层微孔膜。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1)电池组中单体电池的一致性好，有利于提高电池组的整体使用寿命；

2)可以通过增加电极活性物质提高电池的容量，提高电池的使用时间；

3)电池放电完毕后，更换电极活性物质，无需充电等待。

附图说明

附图是本发明的结构示意图。

附图标记：

1——正极混合材料储罐； 2——负极混合材料储罐； 3——正极驱动泵；

4——负极驱动泵；       5——第一电堆端板；     6——第二电堆端板；

7——正极集流流场板；   8——负极集流流场板；   9——电池隔膜；

10——负载；            11——正极导管；        12——负极导管；

13——电流阻断器。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施方式。

本发明包括正极混合材料储罐1和负极混合材料储罐2，正极混合材料储罐1通过正极导管11经由正极集流流场板7形成正极混合液回路，负极混合材料储罐2通过负极导管12经由负极集流流场板8形成负极混合液回路，正极集流流场板7和负极集流流场板8之间设置电池隔膜9，所述正极混合液回路上设置正极驱动泵3，所述负极混合液回路上设置负极驱动泵4。所述正极混合液回路和所述负极混合液回路上都分别安装电流阻断器13。所述正极集流流场板7和所述负极集流流场板8之间连接负载10。所述正极集流流场板7上连接第一电堆端板5，所述负极集流流场板8上连接第二电堆端板6。所述电池隔膜9采用非电子导电材料聚丙烯单层微孔膜(PP)。

本发明的工作原理是：

将锂离子电池正极材料与电解液混合均匀，制得正极混合液，装入正极混合材料储罐1，将锂离子电池负极材料与电解液混合均匀，制得负极混合液，装入负极混合材料储罐2；用正极驱动泵3将正极混合液输送到正极集流流场板7中，用负极驱动泵4将负极混合液输送到负极集流流场板8中；外加负载后，锂离子从正极材料中脱出，进入电解液通过电池隔膜9迁移到负极，嵌入到负极材料中，同时，电子从正极材料迁移到正极集流体，从外加电路经由负载移动到负极集流体，然后转移到负极材料上，完成锂离子电池的放电过程；驱动泵不断地将充电状态的电极材料混合液泵入反应流场板中，电池将不停的进行放电过程，因此该电池系统的容量可以很大，其输出功率与容量是相互独立的。由于电极混合液既是离子导电体，又是电子导电体，因此，在电极混合液回路中安装电流阻断器，以阻断旁路电流，提高电池的能量效率。此外，电池系统的集流流场板可以做成双极板，构成单体电池的并联组合，提高电池的输出电压，这种电池组单体电池之间的一致性好，有利于提高电池材料的使用寿命。当储液罐中的电极材料都由充电状态变为放电状态时，将该放电态的电极混合液泵出，换上充电态的电极材料混合液，这样电池可以接着放电，无需充电等待，放电态的电极材料使用另外的设备进行充电处理。因此，本发明特别适合于为电动汽车提供动力，它可以使汽车的续驶能力提高，无需充电等待，更换电极材料与汽车加油的程序相当，非常便于实际中的使用。