[发明专利]一种锂离子电池及其制备方法在审
申请号: | 201410708763.1 | 申请日: | 2014-11-27 |
公开(公告)号: | CN104766990A | 公开(公告)日: | 2015-07-08 |
发明(设计)人: | 周显茂 | 申请(专利权)人: | 深圳市量能科技有限公司 |
主分类号: | H01M10/0525 | 分类号: | H01M10/0525;H01M2/20;H01M10/058 |
代理公司: | 深圳新创友知识产权代理有限公司 44223 | 代理人: | 余敏 |
地址: | 518109 广东省深圳市宝*** | 国省代码: | 广东;44 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 锂离子电池 及其 制备 方法 | ||
【技术领域】
本发明涉及电池,特别是涉及一种锂离子电池及其制备方法。
【背景技术】
锂离子电池分为以下种类:圆柱金属壳(如18650电池)、方型金属壳电池、聚合物电池、塑胶壳电池等,其共同特点都是先将活性材料制浆、涂覆在集流体上制成正极片、负极片。集流体一般采用铜箔(铜网)或铝箔(铝网)。然后将正极片、负极片裁切成型,接着通过卷绕或叠片方式将正极片、负极片、隔膜组合成一定形状的电芯,最后将电芯封装于电池外壳内,注液、充电而成。
上述制备过程制得的电池结构存在容量低的缺点。比如目前的钴镍酸锂/石墨组成的4.2V圆柱18650电池(直径18mm,高度65mm)的最高容量是3100mAh,能量密度为694Wh/L,基本上已达到最大极限,难以有进一步的提升。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是:弥补上述现有技术的不足,提出一种锂离子电池及其制备方法,电池的容量和能量密度均较高。
本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:
一种锂离子电池,包括电池外壳、环状电极、柱状电极、隔膜袋、电解液、导电棒、极耳和电池盖,所述环状电极、柱状电极分别由正极活性物质混合粉、负极活性物质混合粉压制形成;所述电池外壳由导电材料制成;所述环状电极设置在所述电池外壳的内部,所述环状电极的外壁与所述电池外壳的内壁紧密接触;所述柱状电极包裹于所述隔膜袋中,置于所述环状电极的内部;所述电解液注在所述环状电极、隔膜袋和柱状电极之间;所述导电棒插入所述柱状电极内部,所述极耳一端与所述导电棒的顶端连接,另一端与所述电池盖连接。
一种锂离子电池的制备方法,包括以下步骤:1)分别制备正极活性物质混合粉和负极活性物质混合粉,分别将相应活性物质混合粉压制成环状电极和柱状电极;2)制备电池外壳、隔膜袋、电解液、导电棒、极耳和电池盖;所述电池外壳由导电材料制成;3)将所述环状电极置于所述电池外壳内,所述环状电极的外壁与所述电池外壳的内壁紧密接触;将所述柱状电极包裹于所述隔膜袋中,置于所述环状电极的内部;4)将所述导电棒插入所述柱状电极的内部;5)将所述极耳的一端与所述导电棒的顶端连接,另一端与所述电池盖连接;6)经过干燥、注液、化成、分容步骤后制得所述锂离子电池成品;其中,注液时将电解液注入所述环状电极、隔膜袋和柱状电极之间。
本发明与现有技术对比的有益效果是:
本发明的锂离子电池及其制备方法,电池采用环状电极和柱状电极,两个电极分别直接由活性物质混合粉压制而成,无需普通锂电池用的集流体铜箔和铝箔。两个电极与其它组件配合设置,通过各自特定的方式实现各自电极性。整个电池采用完全不同的结构,无需使用大量的铜箔(或铜网)、铝箔(或铝网)作为集流体,同时仅使用少量隔膜,从而节省了大量的空间,可充填更多的活性物质,有效提升活性物质在电池中所占空间的比例,从而大大提高电池的能量密度。经验证,本发明的电池制成钴镍酸锂/石墨组成的4.2V圆柱18650电池(直径18mm,高度65mm)时,可充填入正极钴镍酸锂22克、负极石墨12.5克,电池的容量可达到3960mAh,能量密度达到887Wh/L,远高于现有的18650型号电池的最大极限。
【附图说明】
图1是本发明具体实施方式中锂离子电池的结构示意图;
图2是本发明具体实施方式中锂离子电池的电池外壳的结构示意图;
图3是本发明具体实施方式中锂离子电池的环状电极的结构示意图;
图4是本发明具体实施方式中锂离子电池的柱状电极的结构示意图;
图5是本发明具体实施方式中锂离子电池的导电针的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明做进一步详细说明。
本发明的构思,是从电池结构方面改进来改善电池的容量性能。经研究,传统的结构中,铜箔(或铜网)、铝箔(或铝网)、隔膜这些非活性材料占用了大量空间,造成电池中活性材料占据的电池空间占比低,从而限制了电池的能量密度。本发明即从结构方面改进,提出一种完全不同于现有传统的电池结构,活性材料直接堆积于壳体内,没有铜箔或铝箔充当的集流体,也只用少量的隔膜,进而提升活性物质在电池中的空间占比,提升容量和能量密度。
如图1所示,为本具体实施方式中锂离子电池的结构示意图。锂离子电池包括电池外壳1、环状电极2、柱状电极3、隔膜袋5、电解液(图中未示出)、导电棒6、极耳4和电池盖(图中未示出)。
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