[实用新型]一种磁控金属二次电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及二次电池技术领域，具体涉及一种磁控金属二次电池。

背景技术

随着电池技术的飞速发展，二次电池应用的越来越广，现有的二次电池例如可以是铅酸蓄电池、锂离子电池、镍镉电池和钒流电池、钠硫电池等，其中最主要的二次电池是铅酸电池和锂离子电池，前者是使用量最大，单位储能成本最低的化学电池；而后者是高能量密度二次电池中性价比最高，使用量增长最快的电池。锂离子电池负极材料一般由石墨组成，正极材料通常由嵌锂化合物组成，例如为LiCoO2等。负极主要采用特殊分子结构的碳，充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中；放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新嵌入正极，同时电子经外电路自负极流入正极。

对于高性能应用，如电动汽车和电子产品，锂离子电池仍然存在能量密度偏低，成本较高的问题。若二次电池的负极材料采用金属或金属合金时，所述金属例如是锂、钠、镁、铝等时，电池的能量密度高，负极及可选正极的材料成本低。例如锂离子电池的理论能量密度时580wh/kg，而锂硫电池的理论能量密度为2600wh/kg。

但是上述金属二次电池在充电过程中，金属离子在负极结晶过程中难以形成面晶而形成枝晶，其中，所述面晶是指结晶的形状以面的形式存在，例如冰；所述枝晶是指晶体生长呈树枝状，例如雪花；所述枝晶容易刺破隔膜，造成正负极短路引发迅速放热甚至发生爆炸。同时，枝晶及相关的不均匀、不一致沉积物与电解液的界面反应造成电极不可逆地转化成多孔产物和粉化现象，电解液有效成份耗竭，结果是电池循环性差，安全性差。这在锂金属二次电池上表现得最为明显。

现有技术尚不能有效改善金属二次电池，特别是锂金属二次电池中的枝晶现象和沉积不均匀、不一致所带来的电池安全性和循环性问题。

实用新型内容

本实用新型通过提供一种磁控金属二次电池，能够有效抑制普通金属二次电池在循环时形成枝晶和不均匀沉积现象，使得电池安全性和循环次数得以提高。

本申请实施例提供了一种磁控金属二次电池，包括金属二次电池本体和磁性体，其中：

所述金属二次电池本体，包括正极板、负极板和配置在所述正极板和所述负极板之间的电解液和隔膜，其中，所述负极板由金属或金属合金制成；

所述磁性体，设置在所述金属二次电池本体的外部，用于对所述电池本体施加磁场，所述磁控金属二次电池的循环次数是所述金属二次电池本体未施加有磁场时的循环次数的2～200倍。

可选的，所述磁控金属包括锂金属及锂合金、钠金属及钠合金、镁金属及镁合金、铝金属及铝合金、钙金属及钙合金、锌金属及锌合金、铁金属及铁合金和其他所有常规金属二次电池的负极金属及合金。

可选的，所述磁性体是由永磁体、软磁和感应线圈中的一种或多种材料组成。

可选的，所述磁性体是由永磁体组成。

可选的，所述磁性体是由永磁体和软磁组成。

可选的，所述磁性体是由软磁和感应线圈组成。

可选的，所述磁性体是由超导磁体组成。

所述磁控金属二次电池是由多个金属二次电池本体叠置后再外加磁性体。

所述磁控金属二次电池组成电池组后的边界采用软磁进行聚磁和隔磁。

更为优选的，所述磁控金属二次电池在正负极板上合并超级电容器，如混合高比表面积的碳材料。

所述的磁控金属二次电池，在采取外加磁场的同时，合并使用电解液改性、隔膜增强、脉冲充电等方法，改善电池的安全性和循环性。

本实用新型实施例中，本申请技术方案中的金属二次电池电极中的负极板由金属或金属合金制成，由于电池的能量密度高，负极与可选正极的材料与制作成本低，通过外加磁场，系统化学势改变，电结晶过程发生变化，电池的电解液和界面受到磁流体动力学效应影响，这些方面产生协同效应，进而能够有效的抑制金属负极枝晶现象的产生，使得沉积的致密性、均匀性，表面膜的一致性得到改善，充放电速度得以加快，最终使得所述磁控金属二次电池的安全性和循环次数得以提高，成本得以降低。

附图说明

图1为本实用新型实施例中磁控金属二次电池的第一种结构图；

图2为本实用新型实施例中磁控金属二次电池的第二种结构图；

图3为本实用新型实施例中磁控金属二次电池的第三种结构图；

图4为本实用新型实施例中磁控金属二次电池的第四种结构图；

图5为本实用新型实施例中磁控金属二次电池的第五种结构图；