[实用新型]一种锂离子二次电池

说明书

本实用新型一种锂离子二次电池，所述锂离子二次电池包括壳体，以及设置于所述壳体内部的正极活性层、负极活性层、隔膜、正极侧集流体和电解液层；所述正极活性层与所述负极活性层相互垂直；所述隔膜设置于所述正极活性层内侧且与所述正极活性层相互平行；所述正极侧集流体设置于所述正极活性层外侧且与所述正极活性层相互平行；所述电解液层设置于所述壳体与所述正极活性层、所述负极活性层及所述隔膜之间。本实用新型由于采用锂作为负极，同时锂枝晶生长方向不与隔膜直接相对，因此在提高能量密度的同时提高锂离子二次电池的安全性。

技术领域

本实用新型涉及二次电池技术领域，具体涉及一种锂离子二次电池。

背景技术

锂离子电池是目前应用最广泛的一种二次电池技术，它将能量在化学能和电能之间相互转化，为人类社会的不断进步与发展提供蓬勃动力。尤其随着近年来新能源产业的迅速发展，为生产生活方式的变革提供保障基础。而市场对电池的要求也表现的越来越严格。特别对于目前的动力锂离子电池来说，安全性和能量密度是永恒的避不开的话题。在锂离子电池中，理想的负极材料应该满足以下几个条件：(1)具有较低的氧化还原电位；(2)充放电循环过程中，电极电位变化小；(3)结构稳定、化学稳定性好；(4)具有高比容量；(5)具有良好的锂离子和电子导电性；(6)制备简单，成本低廉，环境友好。综合以上几点，现有的传统正负极面面相对的构造和锂金属的本征性质决定了锂金属很难作为负极材料被安全的使用，目前商用最广泛的负极材料是碳材料，其理论比容量可以达到372mAh/g。而直接用锂金属用做负极具有极高的理论比容量可以达到3870mAh/g、充电倍率快、电池操作电压高等诸多优点，但是由于充电过程中，金属锂会在锂负极上沉积，产生枝晶锂，有刺穿隔膜的风险，导致电池内部短路，甚至发生爆炸，所以提高锂作为电池负极的安全可靠性变得尤为重要和困难。

锂离子二次电池中的电解液在内部起到一个为正负极材料之间离子传输提供路径的载体作用，如在充电过程中，Li⁺从正极活性物质中脱出，正极材料表面锂离子浓度降低，使颗粒内部与表面间出现浓度差异，使Li⁺由内向外的固相扩散，同时由颗粒表面电化学反应生成的Li⁺进入电解液中，溶液相中界面区域的局部浓度提高，使溶液相内部产生浓度差异，导致Li⁺产生从内向外的扩散与迁移，而在负极区域，由于负极颗粒与电解液中的Li⁺发生电化学反应，消耗了溶液相中的Li⁺，使溶液相局部Li⁺浓度降低，产生浓度差异，导致Li⁺在溶液相中产生由外向内的扩散与迁移。同时在负极颗粒表面发生电化学反应，嵌入Li⁺，使颗粒内部出现浓度差异，导致Li⁺在颗粒内部产生从外向内的固相扩散。在隔膜处，由于正极与负极过程导致的浓度差异，导致该区域的Li⁺产生从正极到负极的扩散与迁移，放电过程则与上述过程相反。由此可知，锂电池的正常工作主要决定于锂离子在电池内部的迁移情况。因此，锂离子二次电池实际上也可以看成是一种锂离子浓差电池，充电时，锂离子从正极脱出，经过电解质嵌入到负极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极，放电时则正好相反。

如图1所示，现有的锂离子电池中都是采用正负极相对平行，隔膜隔开的基本构造组建电池。这种堆积结构负极极片与隔膜直接近乎平行相对，锂枝晶的生长方向直接近乎垂直于隔膜，极大的增加了刺穿隔膜的可能。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种锂离子二次电池。本实用新型由于采用锂作为负极，同时锂枝晶生长方向不与隔膜直接相对，因此在提高能量密度的同时提高锂离子二次电池的安全性。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下：