[发明专利]一种高能量密度高功率密度的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高能量密度和高功率密度的锂离子电池。

背景技术

锂离子以其高能量密度、高工作电压、长循环寿命环保安全等优点，一直以来在便携式电子产品中得到大量普遍使用。随着电子工业不断发展，便携式消费类电子产品功能越来越完善强大，尤其是智能手机、平板电脑的出现，其功能强大，元器件繁多，对电量需求较大，充放次数频繁，对随机匹配到的电池能量密度，循环寿命，安全性能要求越来越高。

目前市场上对于高体积比能量和高功率密度的锂离子电池需求日益增多，对低能量密度的电池会渐渐减少。传统的电池使用公知的材料和电压平台，对电池的能量密度提升比较缓慢。

本发明在目前市场技术的情况下，提升了锂离子电池的体积比能量、重量比能量和放电时的高功率密度，在电池技术提升上优势明显，在生产和市场上具有广泛的应用意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高能量密度和高功率密度的锂离子电池，采用该发明的电池设计和制备方法得到的电池能量密度和功率密度都明显提升。

为实现上述发明目的，本发明提供的技术方案是：

一种高能量密度高功率密度的锂离子电池，包括使用膜或壳体包装的锂离子电池，其中正极材为锂的金属层状化物，负极材为层状物或非层状物；其中正极、负极均使用高粘度浆料或固液形态状的活性物质；

正极金属基材为多孔规则有序的排列结构，孔的直径为0.2～2mm，孔密度为 18～300pcs/cm²，孔为对称或非对称排列；孔排列的方向与金属基材长边垂直线的夹角为25～90 度；正极金属基材宽度10～300mm、长度20～3000mm；

负极金属基材为多孔规则有序的排列结构，孔的直径为0.2～2mm，孔密度为 18～300pcs/cm2，孔为对称或非对称排列；孔排列的方向与金属基材长边垂直线的夹角为25～90 度；负极金属基材宽度10～300mm、长度20～3000mm；

所述正极和负极两种极性基材上排布的孔为排列方向相交叉的相反方向。

所述锂离子电池的电解液为有机溶剂与锂盐的混合物，所述锂离子电池的隔离膜为高分子有机PE膜或陶瓷涂覆膜。

正负极反向规则分布的多孔基材，除了对活性物料的填充外，极片在碾压时延展得到缩小，填料区因没有金属基体，反应的离子可以通过此区域进行反应，在电化学反应中增加了锂子通道的多样性，制备得到的锂离子电池在体积比能量及重量比能量和放电功率密度方面都有极大的提升。

进一步的，所述锂离子电池为铝塑膜、金属壳或塑料壳体包装。

进一步的，所述正极材为钴酸锂、镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂。

进一步的，所述负极材为石墨、硅碳材料或硅纳米线。

进一步的，正极使用的高粘度浆料粘度5000～100000CP。

进一步的，负极使用的高粘度浆料粘度2000～100000CP。

进一步的，所述正极金属基材为铝箔。

进一步的，所述负极金属基材为铜箔。

有益效果：

1.本发明中正极使用锂的金属化合物、负极使用石墨、硅碳或硅纳米线材料，电解液使用有机溶剂与锂盐的混合物，其中大部份材料已成熟化，具有极强的市场应用性。

2.本发明中正、负极使用高粘度浆料或固液形态状的活性物质，在目前涂覆技术上不存在应用困难的情况。

3.本发明中正负极使用特殊设计要求的规则分布多孔金属基体，其中多孔位置在空间上得到充分的利用，主要是其重量减少的同时电极活性物质得以填充。填充活性物发挥出效果对电池的体积比和重量比能量都有明显的提升，因为使用多孔有序正负反向对应的结构，在电化学反应时锂离子会通过多孔电极材料传输到对面，给锂离子提供了大量的通道增加了反应活性，提升了体积比能量和重量比能量及放电功率密度。

4.本发明得到的锂离子电池的体积比能量和重量比能量都较高，对目前市场上对于高能量的电池的需求可以得到一定的提升和满足。

附图说明

图1：正极(或负极)金属基材结构示意图。

图2：负极(或正极)金属基材结构示意图。

图3：下垫装置的侧视剖视图。

图4：对比例及实施例0.2C体积比能量图。

图5：对比例及实施例0.2C重量比能量图。

图6：对比例及实施例0.2C放电容量图。

图7：对比例及实施例2C放电容量图。