[发明专利]基于复合材料电极的固态电池电芯、叠层电池电芯及复合动力电池电芯

说明书

一种基于复合材料电极的固态电池电芯，包括至少一个复合材料正极和至少一个复合材料负极；复合材料正极和复合材料负极之间交错设置；相邻的复合材料正极和复合材料负极之间设有固态离子导体膜；复合材料正极采用正极活性材料与固态离子导体材料Ⅰ的混合物制成；复合材料负极采用负极活性材料与固态离子导体材料Ⅱ的混合物制成。本发明还公开了一种基于复合材料电极的固态叠层电池电芯和一种基于复合材料电极的固态复合电池电芯。本发明基于复合材料电极的固态电池电芯，不仅能够满足储能要求，而且能够有效增强固态离子导体膜与电极之间的亲润性，并能够有效减小固态离子导体膜与电极之间的界面电阻，提高离子渗透率。

技术领域

本发明属于储能设备技术领域，具体的为一种基于复合材料电极的固态电池电芯、叠层电池电芯及复合动力电池电芯。

背景技术

固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。

现有的固态电池虽然在一定程度上能够满足使用要求，但是仍存在以下不足：

1)固体电解质与电极之间的结合力不足；

2)固体电解质与电极之间的亲润性较差；

3)固体电解质与电极之间的界面电阻较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于复合材料电极的固态电池电芯、叠层电池电芯及复合动力电池电芯，能够有效提高固态离子导体膜与电极之间的亲润性，并能够有效减小固态离子导体膜与电极之间的界面电阻，提高离子渗透率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明首先提出了一种基于复合材料电极的固态电池电芯，

包括至少一个复合材料正极和至少一个复合材料负极；

所述复合材料正极和复合材料负极交错设置；

相邻的所述复合材料正极和复合材料负极之间设有固态离子导体膜；

所述复合材料正极采用正极活性材料与固态离子导体材料Ⅰ的合成物或混合物制成；

所述复合材料负极采用负极活性材料与固态离子导体材料Ⅱ的合成物或混合物制成。

进一步，所述复合材料正极的数量N与所述复合材料负极的数量M之间满足：

M＝N，或，|M-N|＝1。

进一步，所述复合材料正极的侧面为平面，所述固态离子导体膜与所述复合材料正极的侧面贴合；或，

所述复合材料正极的侧面上设有第一凹槽，与对应的所述复合材料正极侧面贴合的所述固态离子导体膜嵌入到所述第一凹槽内；或，

所述复合材料正极的侧面上阵列设有第一嵌孔，与对应的所述复合材料正极侧面贴合的所述固态离子导体膜嵌入到所述第一嵌孔内。

进一步，所述第一凹槽的宽度沿着槽底指向槽口的方向逐渐增大；