[实用新型]一种三维锂离子电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别是一种三维锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种高新技术产品，除用于IT行业配套外，主要用于矿车、电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动场地车、清洁能源存储等领域，其研发、生产和销售得到国家政策的大力支持，国内的产业链成熟，市场迅速增长，但目前使用的技术还是仅限于传统的二维平板电极锂离子电池制造。由于其能量密度低，造成驱动电车续航里程短，倍率性能差，充电时间长，安全性能差，循环寿命短等，制约了二维平板电极锂离子电池在能源输出和电动汽车产业方面的发展。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的发明目的在于提供一种三维锂离子电池，以实现其高容量、高倍率、高安全性能。

为实现上述发明目的，本实用新型的三维锂离子电池包括外壳、隔膜、负极片、正极片、正极耳、负极耳、电解液，其特征在于：所述正极片所用铝箔为三维泡沫多孔铝箔，负极片所用铜箔为三维泡沫多孔铜箔。

所述三维泡沫多孔铝箔是将铝箔制成三维泡沫多孔结构的铝箔，其厚度为0.1mm-5mm，孔径为0.05mm-10mm，孔隙率30%-80%。

所述三维泡沫多孔铜箔是将铜箔制三维泡沫多孔结构的铜箔，其厚度为0.1mm-5mm，孔径为0.05mm-10mm，孔隙率为30%-80%。

所述三维泡沫多孔铝箔及三维泡沫多孔铜箔是具有通孔的三维立体结构及毛细结构。

本实用新型与现有技术相比，以三维泡沫多孔结构铝箔作为锂离子电池正极板骨架，以三维泡沫多孔结构铜箔作为锂离子电池负极板骨架，从而增大锂离子电池的活性物质导电界面，减小界面电阻，提高电极的倍率充放电性能，满足对动力电池快速充放电的要求。相对于二维平板电极而言，三维电极能够更加充分发挥活性物质的性能，增加极片的制备厚度，提高电池能量密度及电池的安全性能，同时改变极片间电荷迁移路径，降低电池的制造成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构简图。

图2为图1的正极片结构简图。

图3为图1的负极片结构简图。

图4为本实用新型的电池倍率放电曲线图。

图5为本实用新型的1C充放电循衰减趋势示意图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本实用新型的三维锂离子电池包括外壳1、隔膜2、负极片3、正极片4、正极耳5、负极耳5、电解液7，所述正极片4用铝箔为三维泡沫多孔铝箔，负极片3用铜箔为三维泡沫多孔铜箔。

所述三维泡沫多孔铝箔是将铝箔制成三维泡沫多孔结构的铝箔，其厚度为0.1mm-5mm，孔径为0.05mm-10mm，孔隙率30%-80%。

所述三维泡沫多孔铜箔是将铜箔制三维泡沫多孔结构的铜箔，其厚度为0.1mm-5mm，孔径为0.05mm-10mm，孔隙率为30%-80%。

所述三维泡沫多孔铝箔是具有通孔的三维立体结构及很好的毛细结构、超大的比表面积、良好的力学及加工性能、优良的导电及热传导性能的金属材料；所述三维泡沫多孔铜箔是具有通孔的三维立体结构及很好的毛细结构，超大的比表面积，良好的力学及加工性能、优良的导电及热传导性能的金属材料。

本实用新型的三维锂电池制备方法如下：

A、正极片4制备方法：

A1、将正极活性物质：90%-97%，正极导电剂：1%-5%，正极粘合剂：1%-5%在搅拌机桶内混合均匀，再按照40%-75%固含量加入N-甲基吡咯烷酮或者去离子水搅拌混合均匀配制得正极浆料；

A2、再将正极浆料按照40mg/cm²-60mg/cm²面密度重量均匀地涂敷在三维泡沫多孔铝箔上，经过涂布机烘箱烘干制备得面密度和厚度均匀的正极片4。

B、负极片3制备方法：

B1、将负极活性物质：92%-97%，负极导电剂：1%-3%，负极粘合剂：1%-5%在搅拌机桶内混合均匀，再按照40%-75%固含量加入N-甲基吡咯烷酮或者去离子水搅拌混合均匀配制得负极浆料；

B2、再将负极浆料按照10mg/cm²-30mg/cm²面密度重量均匀地涂敷在三维泡沫多孔铜箔上，经过涂布机烘箱烘干制备得面密度和厚度均匀的负极片3。

C、将制备所得合格的正极片4和负极片3，经过辊压、制片工序后，采用隔膜2隔离正极片4和负极片3进行叠片或卷绕制备得电芯，将电芯放入电池外壳1内，再经过烘烤去除水分，将电解液7注入外壳1内，再经封口、化成、检测等工序制备得型号为7568132三维锂离子电池容量10Ah，其10C放电是1C放电的99%以上，20C放电是1C放电的98%以上，30C放电是1C放电的放出97%以上，具有优良倍率放电性能，循环寿命2140次容量还剩余85%以上，结合图 4、图5得知，采用三维泡沫多孔铝箔、三维泡沫多孔铜箔方法制作出的三维锂离子电池，具有高容量、高倍率、长循环、高安全等特性，而且制作工艺简易，容易实现产业。