[发明专利]一种具有浸润性栅格式电极的高容量快充电池

说明书

一种具有浸润性栅格式电极的高容量快充电池。所述高容量快充电池包括正极、及负极、及设置于正极和负极之间的绝缘隔板、及电解液；所述负极为浸润性栅格式电极，所述负极包括负极集流桥架、及格板、及铜格栅电极；所述负极集流桥架为多个方格纵横排列构成的栅格体，单个所述方格设置有一格板，所述格板的两端面呈纤维状布置有多个铜格栅电极，单个所述方格构成为一电池储能方腔；所述铜格栅电极上涂设有Si涂层或C涂层，相邻铜格栅电极的中间距离为膨胀间隙。该电池设置有浸润性栅格式电极，使得锂离子能立体纵深式附着且流动顺畅，能预防锂枝晶，进而使得电池比容量大、充电速度快，同时该电池使用寿命长且可回收利用。

技术领域

本发明涉及高容量电池技术领域，特别涉及一种设置有浸润性栅格式电极、使得锂离子能立体纵深式附着且流动顺畅、进而使得电池比容量大且充电速度快且使用寿命长且可回收利用的高容量电池。

背景技术

如图1，传统电池使用铝AL为正极集流板1’，涂上LiCoO2等正极涂层，作为电池正极，使用铜Cu为负极集流板2’，涂上Si(或C)粉涂层，作为电池负极，中间是电解液和绝缘隔膜3’, 11’为Li离子，12’为负极Si（或C）纳米颗粒，A为负极集流板A面，B为负极集流板B面。

充电时正极电化学反应式为：

LiCoO₂ = Li(1-x)CoO₂ + xe^-(电子)+ xLi⁺；

充电时负极电化学反应式为：

xLi⁺ + 4Si + xe^- = LixSi₄；

充电时，受电场力作用，Li⁺离子从正极分解出来，同时释放电子，Li⁺离子从正极涂层跳入电解液，穿过绝缘隔膜的孔隙到达负极，和电子结合，并与负极涂层上的Si颗粒形成硅铝合金。

放电时正极电化学反应式为：

Li(1-x)CoO₂ + xe^-(电子)+ xLi⁺ = LiCoO₂ ；

放电时负极电化学反应式如下：

LixSi₄ = xLi⁺ + 4Si + xe^- ；

放电时，Li和Si分开，并释放电子变成Li⁺离子，然后跳入电解液，向能量低的正极迁移，穿过绝缘隔膜的空隙到达正极，结合电子变成LiCoO2，锂离子被固定而变得稳定。

传统电池的电极采用简单的板状结构，其缺点如下：

1、电极涂层存电量少，比容量低；

2、负极表层Li离子多一点，深层Li离子进入较难；

3、放电时，如果电池负极板A、B两面放电速率不同，从而导致两边的热膨胀比例不一样，会导致电池极板弯曲、变形，造成涂层鼓泡、脱落，从而影响电池性能；

4、当负极4Li和4Si形成Li4.Si4矩阵结构时，比容量可提高数十倍，达到4200mAh/g，但其体积也会膨胀300％以上，传统电池涂层主要平面式附着于极板，缺乏膨胀空间，从而导致负极涂层脱落、变形严重；

5、正、负极涂层和极板金属箔严重粘连，难以回收重复利用，废弃的电池电极造成严重的环境污染；

6、充电阻力大，容易形成锂枝晶和充电记忆，电池老化快。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供一种具有浸润性栅格式电极的高容量快充电池，该电池设置有浸润性栅格式电极，使得锂离子能立体纵深式附着且流动顺畅，能预防锂枝晶，进而使得电池比容量大、充电速度快，同时该电池使用寿命长且可回收利用。

为了解决上述现有技术问题,本发明的技术方案是: