[发明专利]锂离子电池重复单元、锂离子电池及其使用方法、电池模组和汽车

权利要求书

1.一种锂离子电池重复单元，其特征在于，所述重复单元包括按照层叠方向依次层叠设置的正极（3）、第一隔膜（4）和负极，所述负极包括在充电时彼此无电接触的第一负极（1）和第二负极（2）；所述第一负极（1）包括活性材料层（11）、导体层（12）和绝缘层（13），所述导体层（12）含有无机多孔导电材料，所述绝缘层（13）含有第一固态电解质；所述负极中，所述活性材料层（11）、所述导体层（12）、所述绝缘层（13）、所述第二负极（2）、所述绝缘层（13）、所述导体层（12）和所述活性材料层（11）按照所述层叠方向依次层叠设置，所述第二负极（2）涂覆有绝缘材料；

其中，所述无机多孔导电材料的孔中填充有第二固态电解质；

所述第二负极（2）为形成有导电突起的非导电体、实心金属体、具有多孔结构的金属体、涂覆有锂涂层的有导电突起的非导电体、涂覆有锂涂层的实心金属体和涂覆有锂涂层的具有多孔结构的金属体中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的重复单元，其中，所述无机多孔导电材料为多孔金属材料、多孔碳材料和多孔氧化物材料中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的重复单元，其中，所述多孔金属材料为金属网或泡沫金属；所述多孔金属材料为铜、镍、镁、铝、锰、铁、钛和锌中的一种或几种；

所述多孔碳材料为多孔碳球、多孔碳纤维、多孔碳纳米管和多孔碳布，中的一种或几种；

所述多孔氧化物材料为金属氧化物或经掺杂改性的所述金属氧化物；所述金属氧化物选自氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、二氧化钌、氧化锌和氧化银中的至少一种，或者，经掺杂改性的所述金属氧化物中的掺杂元素为碳、硼、磷、氮、硫、硒、氯、碘和氟中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的重复单元，其中，所述第一固态电解质为无机固态电解质、有机固态电解质和凝胶固态电解质中的一种或几种；所述无机固态电解质为LPS、LGPS、LATP、LLZO和LPON中的一种或几种；所述有机固态电解质为PEO、PMMA、PAN、PVDF、PVC、PPP、P（VDF-HFP）、P（AN-MMA-ST）和P（VC-VAC）中的一种或几种；所述凝胶固态电解质为聚醚、聚氨或聚硫醚与电解液反应的产物，或者为它们中的两种或三种与电解液反应的产物，所述电解液含有酯、醚和砜中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的重复单元，其中，所述第二固态电解质为无机固态电解质、有机固态电解质和凝胶固态电解质中的一种或几种；所述无机固态电解质为LPS、LGPS、LATP、LLZO和LPON中的一种或几种；所述有机固态电解质为PEO、PMMA、PAN、PVDF、PVC、PPP、P(VDF-HFP)、P(AN-MMA-ST)和P(VC-VAC)中的一种或几种；所述凝胶固态电解质为聚醚、聚氨化或聚硫醚与电解液反应的产物，或者为它们中的两种或三种与电解液反应的产物，所述电解液含有酯、醚和砜中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的重复单元，其中，所述导体层（12）与所述活性材料层（11）接触的表面涂覆有碳涂层，所述碳涂层的碳材料为石墨、硬碳、软碳、中间相碳微球、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或几种，所述碳涂层的厚度为0.1~10μm。

7.根据权利要求1所述的重复单元，其中，所述具有多孔结构的金属体为金属网、泡沫金属和具有表面孔隙的金属体中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的重复单元，其中，以单位表面积的所述第二负极（2）为基准，所述锂涂层的用量为0.026~2.6mg/cm²。

9.根据权利要求7所述的重复单元，其中，所述具有表面孔隙的金属体包括沿所述层叠方向依次设置的第一多孔部（21）、实心金属部（22）和第二多孔部（23），所述第一多孔部（21）具有沿所述层叠方向延伸的第一通孔（211），所述第二多孔部（23）具有沿所述层叠方向延伸的第二通孔（231）。