[发明专利]一种一体化电池、结构件、电动车辆及飞行器

说明书

一种一体化电池、结构件、电动车辆及飞行器，涉及电池技术领域。一体化电池包括阳极集流体、电池阳极、阴极集流体、电池阴极和电解质；电解质设于电池阳极和电池阴极之间，电池阳极与阳极集流体电性连接，电池阴极与阴极集流体电性连接；阳极集流体由碳纤维‑阳极金属复合材料制成，和/或阴极集流体由碳纤维‑阴极金属复合材料制成。结构件、电动车辆和飞行器都采用了该一体化电池。其将储能器件和结构部件“合二为一”，可以极大地节省设备空间并减小整体重量，这将在整体性能提升方面获得可观的收益，对于提高续航能力、简化整体结构而言具有积极意义。

【技术领域】

本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种一体化电池、结构件、电动车辆及飞行器。

【背景技术】

目前，电动力产品，例如电动汽车、无人机等，都面临着续航时间短、航程近等问题，研究者们一直在努力地提高电池的能量密度。在提高电池能量密度方面，目前广泛使用的锂离子电池，经过近30年的发展，能量密度提升空间仍然比较有限。

有鉴于此，特提出本申请。

【发明内容】

为了解决现有技术中电动力产品存在的续航时间短、航程近的技术问题，本发明的实施例提供了一种一体化电池、结构件、电动车辆及飞行器。

本发明的实施例提供一种一体化电池，其特征在于，包括：阳极集流体、电池阳极、阴极集流体、电池阴极和电解质；电解质设于电池阳极和电池阴极之间，电池阳极与阳极集流体电性连接，电池阴极与阴极集流体电性连接；阳极集流体由碳纤维-阳极金属复合材料制成，和/或阴极集流体由碳纤维-阴极金属复合材料制成。

优选地，碳纤维-阳极金属复合材料包括：碳纤维增强阳极金属基复合材料、镀阳极金属碳纤维中的至少一者；碳纤维-阴极金属复合材料包括：碳纤维增强阴极金属基复合材料、镀阴极金属碳纤维中的至少一者。

优选地，碳纤维增强阳极金属基复合材料包括碳纤维增强铜基复合材料，镀阳极金属碳纤维包括镀铜碳纤维；碳纤维增强阴极金属基复合材料包括碳纤维增强铝基复合材料，镀阴极金属碳纤维包括镀铝碳纤维。

优选地，电池阳极通过涂布或沉积形成于阳极集流体的表面，电池阴极通过涂布或沉积形成于阴极集流体的表面。

优选地，电解质包括固态电解质。

优选地，阳极集流体和阴极集流体均呈平板状，阳极集流体和阴极集流体平行设置。

优选地，阳极集流体和阴极集流体均呈卷状，阳极集流体和阴极集流体平行设置。

为了进一步解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种结构件，其包括上述的一体化电池。

为了进一步解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种电动车辆，其包括上述的结构件。

为了进一步解决上述技术问题，本发明的实施例还提供一种飞行器，其包括上述的结构件。

与现有技术相比，本发明的实施例提供的技术方案的有益效果包括：

1.在一体化电池中，将阳极集流体采用碳纤维-阳极金属复合材料制成，将阴极集流体采用碳纤维-阴极金属复合材料制成，由于碳纤维-阳极金属复合材料和碳纤维-阴极金属复合材料具有非常高的结构强度和模量，在作为阳极集流体和阴极集流体使用的同时，还具有结构功能，能够被作为结构元件来使用。

简单来说，由于碳纤维-阳极金属复合材料和碳纤维-阴极金属复合材料具有非常高的结构强度和模量，与传统的结构件的材料(例如铁、钢等)相比，其在达到相同的结构强度的情况下，材料的用量更少。当把阳极集流体和阴极集流体当作结构件来使用时，其体积比使用传统材料要小，这就为设置电池阳极、电池阴极和电解质腾出了空间。在保持与使用传统材料同样的结构强度和相同体积的情况下，可以额外将电池阳极、电池阴极和电解质设置进去，相当于在不改变体积的情况下，额外设置了电池结构。