[发明专利]一种具有三层电极结构的高效电池

说明书

当前的离子电池中一般采用正极、电解液、隔膜、负极层叠绕组的方式制作，这种方式有一个明显的缺点，就是正极材料的利用率不高，导致电池能量密度不够，无法满足电动汽车的需要；从电池的原理可以推出，增加电极的有效反应面积，减少电池内阻，可以有效的提升电池性能指标；本发明的目的是提供一种新的电池结构，提升电极的利用率，降低电池内阻，比采用传统方式的电池结构，显著提高电池的性能。

技术领域

本发明涉及电力、电子领域，是一种具有三层电极的高功率密度、能量密度的二次电池。

背景技术

电池（Battery）指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和内阻。在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。

锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池主要由五部分构成，即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中，包装材料和石墨负极技术相对成熟，成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中，正极材料是锂电池最为关键的原材料，约占电池成本的40%左右，占电池芯重量的50%。

当前的离子电池中一般采用正极、电解液、隔膜、负极层叠绕组的方式制作，这种方式有一个明显的缺点，就是正极材料的利用率不高，导致电池能量密度不够，无法满足电动汽车的需要。从电池的原理可以推出，增加电极的有效反应面积，减少电池内阻，可以有效的提升电池性能指标。

本发明根据整个电池行业的正极性能不足的现状，第一次采用三层电极结构，可以有效地降低电极成本和电池重量、降低内阻、提升性能，可以比传统的结构电池，性能约提升一倍，可以满足电动汽车充电一次行驶1000公里的目标。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的电池结构，提升电极的利用率，降低电池内阻，比采用传统方式的电池结构，显著提高电池的性能。

一种具有三层电极结构的高效电池，其特征在于采用了“负极+隔膜+正极+隔膜+负极”的三层电极结构，正、负极之间充满电解液，当电池工作的时候，正极同时和两侧的负极发生充、放电反应，提升了正极材料的利用率，减少了电池的内阻，提升了能量密度和功率密度，同时降低了生产成本。

本发明题采用以下技术方案来实现：

一种具有三层电极结构的高效电池，是由负极、隔膜、正极、隔膜、负极，按照顺序排列绕制而成的，其中正、负极间充满电解液，其中两侧的负极最后封装在一起，形成一个标准外型的电池。

优选地，所述正、负电极集流体由低密度、高比面积、高吸附性的泡沫金属制作。

优选地，所述中间正电极集流体两个面应该具有相同的材料、工艺制作而成。

优选地，所述两侧负电极应当使用相同的材料和工艺制作而成。

优选地，所述中间正电极吸附载流子（锂离子等）的数量能力，应略低于两负极吸附载流子（锂离子等）的数量之和。

优选地，所述两层隔膜、电解液应该具有相同的性能、参数。

优选地，根据实际需要，这种结构也可以按照正极、隔膜、负极、隔膜、正极的方式排列而成。