[发明专利]高能量密度快充型锂离子动力电池

说明书

本发明提供了一种高能量密度快充型锂离子动力电池，包括：正极，其厚度为80～550微米的薄片状结构，且沿垂直于薄片状结构的表面具有多个紧密排列的碳纳米管，且碳纳米管之间具有连接碳纳米管之间的碳连接层，形成碳纳米管阵列骨架，纳米LiFe_(1‑x)Y_xPO₄填充于碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间并部分覆盖碳纳米管阵列骨架的表面,其中,x取值为0.01～0.05；负极，其厚度为50～500微米的薄片状结构，且沿垂直于薄片状结构的表面具有多个紧密排列的碳纳米管，且碳纳米管之间具有连接碳纳米管之间的碳连接层，形成碳纳米管阵列骨架，纳米硅材料分散连接于碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间；隔膜，设置于正极以及负极之间；电解质，填充于正极以及负极之间；以及壳体，用于封装上述材料。

技术领域

本发明涉及一种高能量密度快充型锂离子动力电池。

背景技术

新能源汽车如果想真正实现与传统汽油车体验接近，缩短充电时间是不可回避的话题。

由于磷酸铁锂的本征电导率比较低，仅为三元材料的百分之一，因此不适合快充，需要对磷酸铁锂材料进行导电性优化才能满足快充的需求。

发明内容

本发明提供了一种高能量密度快充型锂离子动力电池，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种高能量密度快充型锂离子动力电池，包括：

正极，其厚度为80～550微米的薄片状结构，且沿垂直于所述薄片状结构的表面具有多个紧密排列的碳纳米管，且碳纳米管之间具有连接碳纳米管之间的碳连接层，形成碳纳米管阵列骨架，纳米LiFe_(1-x)Y_xPO₄填充于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间并部分覆盖所述碳纳米管阵列骨架的表面；

负极，其厚度为50～500微米的薄片状结构，且沿垂直于所述薄片状结构的表面具有多个紧密排列的碳纳米管，且碳纳米管之间具有连接碳纳米管之间的碳连接层，形成碳纳米管阵列骨架，纳米硅材料分散连接于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间；

隔膜，设置于所述正极以及所述负极之间；

电解质，填充于所述正极以及所述负极之间；以及

壳体，用于封装上述材料。

本发明的有益效果是：本发明通过将LiFe_(1-x)Y_xPO₄沉积于所述碳纳米管阵列骨架内部及表面，从而可以增加活性材料与碳纳米管阵列骨架之间的接触面积及接触力，形成超导电子网，从而可以增加离子通道，进而降低活性材料与碳纳米管阵列骨架(作为集流体)的接触电阻。另外，本发明提供的碳纳米管阵列骨架，通过将相邻的碳纳米管之间通过碳连接层固定其骨架，使纳米硅材料分散于所述碳纳米管阵列骨架中相邻的碳纳米管之间形成的孔道内，抑制了硅材料的膨胀，降低其膨胀率，从而从根本上解决硅的粉化问题及循环寿命差的问题。另外，由于碳纳米管沿其径向方向具有良好的导电性能，故，还可以提高负极材料整体的导电性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例提供的高能量密度快充型锂离子动力电池中的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的高能量密度快充型锂离子动力电池中正极的制备方法的流程图。

图3是本发明实施例提供的高能量密度快充型锂离子动力电池中的制备方法中使用的反应炉的结构示意图。