[实用新型]一种新型锂离子电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池制备技术领域，特别涉及一种新型锂离子电池。

背景技术

目前，新能源汽车已经成为我国七大战略性新兴产业之一，并且随着新能源汽车研发的飞速发展，锂离子动力电池由于具有高能量密度和长循环使用寿命的优越性，逐步成为最具有发展潜力和竞争力的动力电池之一。

限制金属锂负极集流体应用的主要问题是充电过程中的锂枝晶生长，锂枝晶的生长会刺破电池隔膜从而导致电池内部短路，进而引发电池系统热失控、电解液着火甚至电池爆炸等安全问题。

另外，锂枝晶的生长消耗了活性物质锂，造成电池的利用率逐渐降低，同时锂枝晶生长主要是由于在负极集流体和隔膜界面之间的锂离子分布不均匀，造成负极集流体表面的锂离子在时间和空间上不均匀沉积，形成树枝状的锂枝晶。随着循环次数的增加，锂枝晶会急剧生长并穿透隔膜，最终导致电池的短路和失效。

因此，保持充电过程中负极集流体和隔膜界面上的锂离子均匀沉积已经成为电池安全问题的重要方向，并且对锂离子电池结构进一步优化设计具有极其重要的意义。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种新型锂离子电池，旨在提高锂离子动力电池的使用可靠性以及安全性。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种新型锂离子电池，包括设置于电池内部中心且为分级多孔结构的负极集流体，所述负极集流体周向包裹有正极集流体，所述负极集流体与所述正极集流体之间设有正极活性材料层；所述负极集流体与所述正极活性材料层之间设有隔膜层相互隔离，所述负极集流体顶端设有电池帽子套于所述负极集流体顶端，所述电池帽子底部与所述正极集流体顶部之间设有穿过所述负极集流体的绝缘圈，电池表面还覆盖有保护壳将所述正极集流体包裹；所述负极集流体与所述隔膜层之间以及所述隔膜层与所述正极活性材料层之间设有电解质。

优选地，所述电池帽子底面设有凹槽，所述负极集流体顶部插入所述电池帽子底面的凹槽内，所述隔膜层顶端延伸至所述电池帽子与所述负极集流体顶部侧壁间隙内。

优选地，位于所述负极集流体底部的所述隔膜层底部与所述保护壳内底面抵接。

优选地，所述保护壳顶端边沿压接于所述电池帽子周向边沿顶部，所述绝缘圈的边沿向上翘起并延伸至所述保护壳与所述电池帽子相互压接相连的中部位置，以将所述保护壳与所述电池帽子之间相互隔离。

优选地，所述隔膜层只导通电解质的离子。

优选地，所述电解质为液态电解质或固态聚合物电解质。

优选地，所述负极集流体为圆柱状。

本实用新型技术方案通过在电池的中心位置设置分级多孔结构的负极集流体，负极集流体的周向包裹有正极集流体，负极集流体与正极集流体之间设有正极活性材料层，并且负极集流体与正极活性材料层之间设有隔膜层将负极集流体与正极活性材料层相互隔离。另外，本技术方案中，负极集流体顶端设有电池帽子套于负极集流体顶端，电池帽子底部与正极集流体顶部之间设有穿过负极集流体的绝缘圈，电池表面还覆盖有保护壳将正极集流体包裹，负极集流体与隔膜层之间以及隔膜层与正极活性材料层之间设有电解质。

本实用新型技术方案中，柱状的负极集流体在三维结构上设置有大量的微米-纳米分级多孔结构，这样使得金属柱负极集流体的比表面积相应增大，从而使得充电过程中电池的平均电流密度更小，电荷分布得更加均匀。同时由于微米尺寸大小的孔位于负极集流体的外层，而纳米尺寸大小的孔位于负极集流体的内层，因此两种不同尺寸大小的孔共同组成分级多孔结构，使得负极集流体可对金属锂进行吸附和容纳，可有效抑制电池充电和放电过程中锂枝晶的生长，从而增加电池循环寿命和安全稳定性。

另外，本实用新型技术方案相对于现有技术的铜箔、铝箔集流体，具有微米甚至纳米级别大小孔的负极集流体，具有非常大的孔隙率，电池的整体质量可做得相对更轻，可提高电池的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型新型锂离子电池的内部结构示意图。

附图标号说明：