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一種鋰電池的制作方法

文檔序號:12275421閱讀:225來源:國知局
一種鋰電池的制作方法與工藝

本發(fā)明涉及電池領域,尤其涉及的是,一種鋰電池。



背景技術:

鋰電池是采用了金屬鋰或其化合物的電池,在電池的正極、負極或電解質(zhì)中采用了金屬鋰或其化合物,具有高儲存能量密度,已達到460-600Wh/kg,是鉛酸電池的約6-7倍;鋰電池通常包括鋰金屬電池和鋰離子電池兩大類。隨著微電子技術的發(fā)展,小型化的設備日益增多,對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。

因此,如何適應科技進步與技術發(fā)展,對具有廣泛用途及多種應用領域的鋰電池進行創(chuàng)新,是需要解決的技術問題。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種新的鋰電池。

本發(fā)明的技術方案如下:一種鋰電池,其包括殼體與電芯;所述殼體內(nèi)部設有腔體,所述殼體的壁部向所述腔體凸設有若干條體,所述條體具有形變部;所述殼體上穿設有相互絕緣的正極耳與負極耳;所述電芯容置于所述腔體,并與至少一所述條體相接觸以使所述條體的所述形變部發(fā)生形變,所述電芯具有正電極與負電極,所述正電極與所述正極耳連接,所述負電極與所述負極耳連接;所述正電極具有正電極片,所述負電極具有負電極片,所述正電極的所述正電極片與所述正極耳連接,所述負電極的所述負電極片與所述負極耳連接。

優(yōu)選的,所述正極耳包括鋁材料。

優(yōu)選的,所述負極耳包括鎳材料。

優(yōu)選的,所述負極耳包括銅鍍鎳材料。

優(yōu)選的,所述負極耳包括銅鍍鎳再鍍錫材料。

優(yōu)選的,所述負極耳包括銅片鍍鎳再鍍錫材料。

優(yōu)選的,所述正極耳與所述負極耳均包括矩形片狀結(jié)構。

優(yōu)選的,所述正極耳與所述負極耳均包括圓形片狀結(jié)構。

優(yōu)選的,所述正極耳與所述負極耳均包括半球形凸起結(jié)構。

優(yōu)選的,所述正極耳與所述負極耳均包括圓柱形凸起結(jié)構。

采用上述方案,本發(fā)明通過優(yōu)化設計殼體,電芯在安裝時條體的形變部發(fā)生形變,使得電芯更容易安裝,且固定效果更好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施例的外形結(jié)構示意圖。

圖2是本發(fā)明又一實施例的內(nèi)部結(jié)構示意圖。

圖3是本發(fā)明又一實施例的殼體的壁部的內(nèi)部結(jié)構示意圖。

圖4是本發(fā)明又一實施例的殼體的條體的結(jié)構示意圖。

圖5是本發(fā)明又一實施例的殼體的條體的結(jié)構示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例,對本發(fā)明進行詳細說明,下面的實施例可以組合使用,并且,本發(fā)明可利用各種形式來實現(xiàn),不限于本說明書所描述各個具體的實施例,提供這些實施例的目的是對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面地便于理解。進一步需要說明的是,當某一結(jié)構固定于另一個結(jié)構,包括將該結(jié)構直接或間接固定于該另一個結(jié)構,或者將該結(jié)構通過一個或多個其它中間結(jié)構固定于該另一個結(jié)構。當一個結(jié)構連接另一個結(jié)構,包括將該結(jié)構直接或間接連接到該另一個結(jié)構,或者將該結(jié)構通過一個或多個其它中間結(jié)構連接到該另一個結(jié)構。并且,所述的“和/或”包括了“和”與“或”兩種可能的實施例。

本發(fā)明的一個例子是,一種鋰電池,其包括殼體與電芯;所述殼體內(nèi)部設有腔體,所述殼體的壁部向所述腔體凸設有若干條體,所述條體具有形變部;所述殼體上穿設有相互絕緣的正極耳與負極耳;所述電芯容置于所述腔體,并與至少一所述條體相接觸以使所述條體的所述形變部發(fā)生形變,所述電芯具有正電極與負電極,所述正電極與所述正極耳連接,所述負電極與所述負極耳連接;所述正電極具有正電極片,所述負電極具有負電極片,所述正電極的所述正電極片與所述正極耳連接,所述負電極的所述負電極片與所述負極耳連接。采用上述方案,本發(fā)明通過優(yōu)化設計殼體,電芯在安裝時條體的形變部發(fā)生形變,使得電芯更容易安裝,且固定效果更好。例如,如圖1與圖2所示,一種鋰電池,其包括殼體100與電芯200;所述殼體內(nèi)部設有腔體,如圖3所示,所述殼體的壁部110向所述腔體凸設有若干條體111,所述條體具有形變部112;所述殼體上穿設有相互絕緣的正極耳310與負極耳320;所述電芯容置于所述腔體,并與至少一所述條體相接觸以使所述條體的所述形變部發(fā)生形變,所述電芯具有正電極210與負電極220,所述正電極210與所述正極耳310連接,所述負電極220與所述負極耳320連接;所述正電極210具有正電極片211,所述負電極220具有負電極片221,所述正電極210的所述正電極片211與所述正極耳310連接,所述負電極220的所述負電極片221與所述負極耳320連接。如圖4所示,所述形變部112具有波浪形狀,或者如圖5所示,所述條體上開設有若干空位113。

例如,一種鋰電池,其包括殼體與電芯。其中,所述電芯即鋰電芯,例如,所述電芯具有鋰金屬或鋰化合物;電芯設置于殼體內(nèi)部,被殼體包覆;例如,所述殼體密封或非密封所述電芯。例如,所述殼體內(nèi)部設有腔體,所述電芯容置于所述腔體,即,所述電芯容置于所述腔體內(nèi)部,亦可理解為,所述電芯容置于所述殼體內(nèi)部。

所述殼體的壁部向所述腔體凸設有若干條體,所述條體具有形變部;所述電芯容置于所述腔體,并與至少一所述條體相接觸以使所述條體的所述形變部發(fā)生形變;例如,所述條體具有彈性材質(zhì),例如橡膠條,用于在受力時整體作為所述形變部發(fā)生形變;又如,所述條體上開設有若干空位,所述條體用于在受力時整體作為所述形變部在各所述空位處發(fā)生形變;例如,所述條體為波浪形狀,又如,所述條體為鋸齒形狀。這樣,所述電芯容置于所述腔體,并在所述電芯容置于所述腔體時,所述電芯與至少一所述條體相接觸,以使所述條體的所述形變部發(fā)生形變,例如在各所述空位處發(fā)生形變并擠壓各所述空位,從而能夠在一定程度上固定所述電芯,在使用中提供一定的緩沖力,替代了現(xiàn)有的剛性接觸,降低了可能的碰撞力,提升了鋰電池使用的安全性。

其中,所述殼體上穿設有極耳,極耳包括正極耳與負極耳,或者,可以理解為,所述殼體上穿設有兩個極耳,兩個極耳包括正極耳與負極耳;例如,所述殼體上穿設有相互絕緣的正極耳與負極耳;即極耳包括所述正極耳與所述負極耳,是鋰電池產(chǎn)品的結(jié)構之一,用于從電芯中將正負極引出來,例如手機電池,藍牙電池,筆記本電池等都需要用到極耳。電池是分正負極的,極耳就是從電芯中將正負極引出來的金屬導電體,可理解為電池正負兩極的耳朵是在進行充放電時的接觸點。這個接觸點包括電池的殼體外表的銅片或接電片,還包括電池內(nèi)部的連接體。例如,極耳設置金屬材料,又如,極耳設置金屬材料與膠片,例如,金屬材料為金屬帶或金屬片,其中,膠片是極耳上絕緣的部分,它的作用是電池或電芯封裝時防止極耳的金屬材料與電池或電芯鋁的其他金屬例如鋁塑膜之間發(fā)生短路,優(yōu)選的,電池或電芯封裝時膠片通過加熱與鋁塑膜熱熔密封粘合在一起防止漏液。例如,一個極耳是由兩片膠片把金屬帶或金屬片夾在中間。例如,所述極耳設置所述殼體內(nèi)部的本體,以及從所述本體延伸外露于所述殼體的外表面的接觸部,所述接觸部用于與外部的用電設備或電路相接觸。

為了保護極耳,例如,所述殼體上設置墊片和保護板,所述墊片具有卡合槽,所述保護板具有與所述卡合槽相匹配的卡合結(jié)構,所述極耳穿設所述殼體及其所述墊片,且所述極耳位于所述殼體外部的部分容置于所述卡合槽中,所述保護板的所述卡合結(jié)構與所述卡合槽相卡合,以使所述保護板處于未被拆卸狀態(tài)時,所述極耳被所述墊片與所述保護板所保護,在使用時,只需輕輕施力即可克服所述卡合的阻力,拆卸所述保護板;所述保護板可以回收再利用。又如,所述保護板設置兩個級聯(lián)端子,分別用于與其它保護板的級聯(lián)端子相連接,這樣,各所述保護板相互連在一起,易于拆除;在發(fā)貨時,優(yōu)選的,各所述保護板一體設置。例如,保護板為塑料板。為便于使用極耳,提升接觸力,例如,所述卡合槽中設有小彈塊,所述小彈塊對所述極耳施加外向微彈力,在所述保護板被拆除時,使得所述極耳發(fā)生輕微遠離電極的位移。

為了適應不同最終產(chǎn)品的需求,極耳可以設計不同的形狀;例如,所述正極耳與所述負極耳均包括矩形片狀結(jié)構;或者,所述正極耳與所述負極耳均包括圓形片狀結(jié)構;或者,所述正極耳與所述負極耳均包括半球形凸起結(jié)構;或者,所述正極耳與所述負極耳均包括圓柱形凸起結(jié)構。片狀結(jié)構或凸起結(jié)構能夠提升極耳在不同產(chǎn)品的不同接觸要求的應用效果。例如,所述正極耳的所述接觸部與所述負極耳的所述接觸部均包括矩形片狀結(jié)構、圓形片狀結(jié)構、半球形凸起結(jié)構或圓柱形凸起結(jié)構。優(yōu)選的,所述接觸部,包括所述正極耳的所述接觸部與所述負極耳的所述接觸部,設置有彈性形變位置,所述接觸部的所述彈性形變位置用于在所述接觸部與外部的用電設備或電路相接觸時發(fā)生形變,以使接觸效果更牢靠。優(yōu)選的,所述彈性形變位置包括凹槽、波浪形狀或者鋸齒形狀,這樣,在所述接觸部與外部的用電設備或電路相接觸時,所述彈性形變位置發(fā)生形變,在所述接觸部與外部的用電設備或電路相分離時,所述彈性形變位置復原,從而增強了接觸效果,且可以保證極耳的正常使用,延長其使用壽命。

例如,所述正極耳包括鋁材料;例如,所述正極耳包括金屬鋁和/或鋁化合物;和/或,所述負極耳包括鎳材料;例如,所述正極耳包括金屬鎳和/或鎳化合物。例如,所述負極耳包括基底鍍鎳材料;例如,基底采用銅材料或鋁材料或不銹鋼材料。例如,所述負極耳包括銅鍍鎳材料。優(yōu)選的,所述負極耳包括銅鍍鎳再鍍錫材料。例如,采用銅材料作為基底,在所述基底一側(cè)的一端部先鍍覆一層鎳鍍層,在所述鎳鍍層上再鍍覆一層錫鍍層,例如,銅材料為銅片或銅帶。優(yōu)選的,所述負極耳包括銅片鍍鎳再鍍錫材料。例如,所述鎳鍍層厚度為 0.5微米至2微米;又如,所述錫鍍層的厚度為 3微米至10微米。

為了提升傳導效果,優(yōu)選的,所述極耳的所述本體的外表面還設置石墨烯網(wǎng)格層,例如,所述石墨烯網(wǎng)格層包括一層、兩層或多層石墨烯,這樣,可以極大提升所述極耳與電極的傳導關系,避免內(nèi)部損耗。

其中,所述電芯具有正電極與負電極,所述正電極與所述正極耳連接,所述負電極與所述負極耳連接;即,所述電芯具有電極,所述電極包括正電極與負電極。例如,所述正電極設置石墨烯材料;和/或,所述負電極設置石墨材料。或者,所述負電極設置石墨烯材料。又如,所述正電極還設置碳納米管材料,所述碳納米管材料包括有碳納米管;例如,所述正電極還設置一層碳納米管材料。又如,所述碳納米管材料與所述石墨烯材料的質(zhì)量比例為1:1,這樣,有利于提升鋰電池的容量倍率和低溫性能。

例如,所述正電極具有正電極片;例如,所述正電極的所述正電極片與所述正極耳連接;優(yōu)選的,所述正電極片具有長條形片體結(jié)構;例如,所述正電極片具有超多孔長條形片體結(jié)構;優(yōu)選的,所述正電極片具有長條形片體結(jié)構,且所述長條形片體結(jié)構具有框架結(jié)構,類似于腳手架或者網(wǎng)格,所述框架結(jié)構中設有大量互通微孔結(jié)構,以便于下面各實施例的摻雜材料,其中,所述超多或所述大量為超過百萬乃至千萬,例如所述框架結(jié)構中設有超過108個互通微孔結(jié)構;摻雜材料包括石墨烯材料等,具體如下面的實施例所述,在此從略;這樣的結(jié)構設計,可以極大提升鋰電池的能量密度及電子與離子傳導能力。例如,所述長條形片體結(jié)構為長方體,長方體的長度與寬度的比例大于10;優(yōu)選的,長方體的長度與高度的比例大于10。又如,所述正電極或所述正電極片延伸穿設所述殼體作為所述正極耳,即所述正電極或所述正電極片與所述正極耳一體設置。

例如,所述正電極片上設置石墨烯材料,其中,所述石墨烯材料中包括石墨烯,例如厚度為1至10層的石墨烯;石墨烯是由單層碳原子構成的六角形蜂巢晶格的平面二維材料,理論厚度僅為0.34納米,具有極好的結(jié)構特性,特別適合作為鋰電池的材料使用;通常的,鋰電池的充放電過程,可以理解為陽離子在正負電極中的進入或脫離,因此在本發(fā)明各實施例中,通過對正電極或其正電極片、負電極或其負電極片的設計,例如,電極包括正電極與負電極,電極片包括正電極片與負電極片,使得電極或其電極片中的容置陽離子的孔隙增加、易于脫出,從而提升鋰電池充放電的速度,其中,石墨烯的孔隙約為90至320納米左右。經(jīng)測試,包括上述技術特征的各實施例,在滿足5C(單位時間通過導體橫截面的電荷量,1A等于1C/s)條件下,15分鐘內(nèi)可充滿5000mAh,并實現(xiàn)快速充放電,而且可在-30~80℃環(huán)境下工作,循環(huán)壽命更高達3500次左右。

為了提高正極材料的電化學性能,例如,所述石墨烯材料為納米級摻雜石墨烯材料,所述納米級摻雜石墨烯材料的石墨烯中摻雜至少一種納米級金屬或納米級金屬化合物;其中,納米級金屬或納米級金屬化合物的最大長度或最大粒徑小于30至50納米;優(yōu)選的,所述石墨烯材料中還摻雜納米級氧化釩,例如,納米級氧化釩為納米級二氧化釩或納米級五氧化二釩;例如,納米級氧化釩為最大長度或最大粒徑小于30至50納米;又如,納米級氧化釩與石墨烯的質(zhì)量比例為5%至10%,優(yōu)選為6%至8%,例如納米級氧化釩與石墨烯的質(zhì)量比例為7%。通過摻雜納米級氧化釩對石墨烯進行改性處理,可以極大提升充電效率,實現(xiàn)“閃充”效果,20000mAh乃至更高容量的鋰電池的充電時間可以控制在1分鐘之內(nèi),10000mAh的鋰電池的充電時間在實驗室的充電時間小于20秒。優(yōu)選的,所述石墨烯材料中還摻雜納米級二氧化釕,納米級二氧化釕與石墨烯的質(zhì)量比例為0.5%至1.5%,優(yōu)選為1%至1.2%,例如納米級二氧化釕與石墨烯的質(zhì)量比例為1.1%。納米級二氧化釕化學性質(zhì)穩(wěn)定,配合納米級氧化釩,還有一定的催化作用,有助于提升石墨烯的孔隙進出效率,從而提升充電效率;經(jīng)充電前后試驗對比,所述納米級摻雜石墨烯材料在充電后基本上沒有發(fā)現(xiàn)過氧化鋰離子,所述納米級摻雜石墨烯材料在放電后,石墨烯孔隙中存在基本滿載的過氧化鋰離子。優(yōu)選的,所述石墨烯材料中還摻雜氮原子,即氮摻雜石墨烯,這樣有利于在石墨烯表面誘導形成高的局域電荷及自旋密度,從而提高其化學活性,但是大量的氮原子摻雜到石墨烯晶格里,則會降低其結(jié)構穩(wěn)定性,因此氮的含量不宜過高,優(yōu)選的,氮與石墨烯的質(zhì)量比例為0.05%至0.6%;優(yōu)選為0.1%至0.2%;例如氮與石墨烯的質(zhì)量比例為0.15%。

例如,所述正電極片上設置石墨烯材料,所述石墨烯材料中包括第一石墨烯層,又如,所述正電極片上設置第一石墨烯層。優(yōu)選的,所述第一石墨烯層為一層石墨烯;或者,所述第一石墨烯層為兩層石墨烯。優(yōu)選的,所述第一石墨烯層包括一層石墨烯或兩層石墨烯,并且,每層石墨烯為納米級摻雜石墨烯材料,即,每層石墨烯為一層納米級摻雜石墨烯材料,亦可理解為每層石墨烯為一納米級摻雜石墨烯材料層;優(yōu)選的,所述正電極片具有磷酸鐵鋰片體,例如,所述磷酸鐵鋰片體具有長條形片體結(jié)構,其他實施例以此類推;又如,所述磷酸鐵鋰片體上設置所述石墨烯材料和/或所述第一石墨烯層,其他實施例以此類推;又如,所述石墨烯材料至少部分覆蓋所述磷酸鐵鋰片體。優(yōu)選的,所述石墨烯材料全部覆蓋所述磷酸鐵鋰片體。又如,所述正電極片具有鋰鎳鈷錳片體,所述石墨烯材料至少部分覆蓋所述磷酸鐵鋰片體。優(yōu)選的,所述石墨烯材料全部覆蓋所述鋰鎳鈷錳片體。又如,所述正電極片具有鈷酸鋰片體,所述石墨烯材料至少部分覆蓋所述磷酸鐵鋰片體。優(yōu)選的,所述石墨烯材料全部覆蓋所述鈷酸鋰片體。又如,所述正電極片具有錳酸鋰片體,所述石墨烯材料至少部分覆蓋所述磷酸鐵鋰片體。優(yōu)選的,所述石墨烯材料全部覆蓋所述錳酸鋰片體。

例如,所述負電極具有負電極片,例如,所述負電極的所述負電極片與所述負極耳連接。又如,所述負電極或所述負電極片延伸穿設所述殼體作為所述負極耳,即所述負電極或所述負電極片與所述負極耳一體設置。優(yōu)選的,所述負電極片具有長條形片體結(jié)構,且所述長條形片體結(jié)構具有框架結(jié)構,類似于腳手架或者網(wǎng)格,所述框架結(jié)構中設有大量互通微孔結(jié)構,以便于下面各實施例的摻雜材料,其中,所述大量為超過百萬乃至千萬,例如所述框架結(jié)構中設有超過108個互通微孔結(jié)構;摻雜材料包括石墨烯材料等,具體如下面的實施例所述,在此從略。例如,所述負電極片具有Li2.6Co0.4N,其中,Li2.6Co0.4N為層狀結(jié)構,Li2N形成層面鋰嵌入在層間,Co替代部分鋰穩(wěn)定結(jié)構,這種結(jié)構具有非常高的嵌鋰容量,較好的循環(huán)性能,較合理的嵌鋰電位,平均嵌鋰電位約為0.3V;為了提升充放電效率,優(yōu)選的,所述負電極片還具有Sn基復合物,例如Sn基復合氧化物或Sn基復合氮化物,例如,Sn基復合物與Li2.6Co0.4N的質(zhì)量比例為5%至20%。采用Sn基復合物與Li2.6Co0.4N的復合電極材料具備較好的電性能,第一周充放電效率可達100%。優(yōu)選的,所述負電極片具有Li4Ti5O12(尖晶石結(jié)構鈦酸鋰),尖晶石結(jié)構鈦酸鋰在鋰離子嵌入、脫出過程中結(jié)構幾乎沒有變化,具有較好的安全性和優(yōu)異的循環(huán)性能。例如,Li4Ti5O12為納米級Li4Ti5O12。優(yōu)選的,所述負電極片具有碳包裹或石墨包裹的納米級Li4Ti5O12。優(yōu)選的,所述負電極片具有Li2.6Co0.4N與Li4Ti5O12,兩者的質(zhì)量比例為1:(4~6),其中,Li2.6Co0.4N為納米級Li2.6Co0.4N,Li4Ti5O12為碳包裹或石墨包裹的納米級Li4Ti5O12。例如,Li2.6Co0.4N與Li4Ti5O12,兩者的質(zhì)量比例為1:5。優(yōu)選的,所述負電極片具有Li2.6Co0.4N與Li4Ti5O12,兩者的質(zhì)量比例為1:(4~6),其中,Li2.6Co0.4N為納米級Li2.6Co0.4N,Li4Ti5O12為石墨烯包裹的納米級Li4Ti5O12。進一步的,所述負電極片具有石墨烯包裹的納米級Li2.6Co0.4N與納米級Li4Ti5O12,兩者的質(zhì)量比例為1:(4~6)。這樣,可以顯著提高鋰電池的比容量、高倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

例如,所述負電極片上設置石墨材料。例如,所述石墨材料包括天然石墨或人工石墨;石墨為層狀結(jié)構,由碳網(wǎng)平面堆積而成,層間距約為0.34nm。平面碳層由碳原子呈六角形排列并向二維方向延伸,碳層間以弱的范德華力結(jié)合,這樣,鋰可以嵌在碳層之間。石墨的實際比容量為320至340mAh/g。平均嵌鋰電位約為0.1V,第一周充放電效率約為82%至84%,循環(huán)性能好,且價格低廉。

為提升充放電效率,優(yōu)選的,所述負電極片上設置有石墨烯材料。石墨烯材料用作鋰離子電池負極材料時,石墨烯的電化學儲能性能優(yōu)于石墨,而且其充電速度比石墨快十倍,從而能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電,此外,鋰電池的負載能力也會得到提升。對于石墨負極,鋰離子會沉積在負極表面形成枝晶,石墨烯完美地解決這一問題,使得鋰離子可以通過表面10至20nm的微小孔洞在石墨烯片間很好地存儲,同時實現(xiàn)快速充電和能量的最佳存儲,存儲能量可以提高近10倍。例如,所述負電極片上設置有石墨材料與石墨烯材料,兩者的質(zhì)量比例為(3~5):1。優(yōu)選的,所述負電極片上設置第二石墨烯層。優(yōu)選的,所述第二石墨烯層為一層石墨烯;或者,所述第二石墨烯層為兩層石墨烯。優(yōu)選的,所述負電極片為石墨片體,所述石墨片體上設置有石墨烯材料;例如,所述石墨片體上設置所述第二石墨烯層。這樣,一方面是利用石墨烯片層的柔韌性來緩沖負電極或負電極片在多次循環(huán)過程中的體積變化,另一方面利用石墨烯優(yōu)異的導電性能可以改善材料顆粒間的電接觸以降低極化,從而能夠提升鋰電池的電化學性能。需要說明的是,一般情況下僅在正電極與負電極中的一個設置石墨烯材料,必要時可以在正電極與負電極中均設置石墨烯材料,但是需要經(jīng)過試驗測試其性能。

例如,所述電芯具有正電極、隔膜與負電極,所述隔膜設置于所述正電極與所述負電極之間。例如,隔膜的基體材料包括聚丙烯和/或聚乙烯材料。隔膜上具有若干微孔結(jié)構,例如,所述微孔結(jié)構為圓形、橢圓形、梭形或扁平形狀;例如,所述隔膜為單層PP、單層PE或三層PP/PE/PP復合膜。優(yōu)選的,所述隔膜為單層隔膜。例如,所述單層隔膜為聚乙烯薄膜;或者,所述單層隔膜為聚丙烯薄膜。優(yōu)選的,所述隔膜為多層隔膜。例如,所述多層隔膜為三層薄膜。例如,所述三層隔膜為三層聚丙烯薄膜。優(yōu)選的,所述隔膜為復合隔膜,亦稱多層復合膜。例如,所述復合隔膜為聚乙烯薄膜與聚丙烯薄膜的復合體。優(yōu)選的,所述復合隔膜為聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜與氯化聚丙烯薄膜的復合體,或聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜與聚丙烯薄膜的復合體。隔膜的微孔結(jié)構對電池安全性能至關重要,當電池在過度充電或溫度過高的情況下,隔膜會關閉孔隙,在電池內(nèi)部形成斷路,限制電流升高,防止溫度進一步升高。隔膜的閉孔溫度與其使用的基材有關,PP隔膜的閉孔溫度較高,同時熔斷溫度也很高;PE隔膜的閉孔溫度和熔斷溫度都較低。其中,熔斷溫度是指在此溫度或以上,隔膜完全融化收縮,電極內(nèi)部短路產(chǎn)生高溫,造成電池解體甚至爆炸。因此,優(yōu)選具有較低的閉孔溫度和較高的熔斷溫度的多層復合膜。多層復合膜的應用結(jié)合了二者的優(yōu)點,PE在兩層PP之間可以起到熔斷保險絲的作用。為了避免過充時發(fā)生短路,又如,多層復合膜中的其中一層,例如三層隔膜中的中間層或者任一層,還涂設有三氧化二鋁涂層。

為了提升隔膜的耐高溫性能,避免隔膜因高溫發(fā)生破膜或收縮而造成電池內(nèi)部短路所帶來的安全隱患,優(yōu)選的,隔膜的表面還設置納米保護層,例如,所述納米保護層包括納米級甲殼素纖維層、納米級聚氨酯甲殼素纖維層、納米級聚偏氟乙烯層、納米級二氧化硅層和/或納米級三氧化二鋁層等。例如,隔膜的一表面設置納米級甲殼素纖維層,和/或,隔膜的另一表面設置納米級二氧化硅層;又如,隔膜的一表面設置納米級聚氨酯甲殼素纖維層,和/或,隔膜的另一表面設置納米級二氧化硅層與納米級甲殼素纖維層。這樣,采用納米保護層,尤其是納米級甲殼素纖維層等,一方面可以提升隔膜的耐高溫性能,另一方面能夠提升隔膜的物理強度,使其不易破膜。

例如,所述電芯具有正電極、電解質(zhì)、隔膜與負電極,所述隔膜設置于所述正電極與所述負電極之間;其中,優(yōu)選的,所述電解質(zhì)包括鋰鹽。優(yōu)選的,所述電解質(zhì)還包括鈉鹽。優(yōu)選的,所述鈉鹽與所述鋰鹽的質(zhì)量比例小于30%。優(yōu)選的,所述鋰鹽包括高氯酸鋰;和/或,所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰;和/或,所述鋰鹽包括四氟硼酸鋰。采用合適的電解質(zhì),有助于提升提高擴散速率和電導率,即提升鋰電池的性能。

優(yōu)選的,所述電解質(zhì)包括聚合物,即所述電解質(zhì)包括聚合物電解質(zhì)。例如,所述聚合物為凝膠聚合物。優(yōu)選的,所述聚合物為多孔凝膠聚合物。凝膠聚合物,亦稱聚合物凝膠,是物質(zhì)介于固體和液體之間的一種特殊狀態(tài),既有固體的一些性質(zhì),如具有一定的幾何外形、一定的強度、彈性和屈服值等;也有液體的某些性質(zhì),如離子在凝膠中的擴散速率接近于離子在相應液體電解質(zhì)中的擴散速率,其電導率接近于有機液體電解質(zhì)。例如,在固態(tài)聚合物電解質(zhì)中加入一種或幾種增塑劑即可形成凝膠聚合物電解質(zhì)。凝膠聚合物電解質(zhì)可以通過化學交聯(lián)和物理交聯(lián)的機理來得到。

例如,所述凝膠聚合物包括氧化乙烯單元和氧化丙烯單元。為了提高擴散速率和電導率,優(yōu)選的,所述凝膠聚合物包括PVDF、PMMA和PVDF三層結(jié)構,這樣,外層PVDF為多孔結(jié)構,提供良好的離子通道;中間層PMMA為實心結(jié)構,具有良好的吸液性能;并且,可以解決PMMA聚合物在電解液中的溶解問題,能夠提升提高擴散速率和電導率。優(yōu)選的,所述凝膠聚合物還包括若干石墨烯,例如,所述凝膠聚合物還包括質(zhì)量比例為1%至5%的石墨烯,即,石墨烯在全部凝膠聚合物的質(zhì)量比例為1%至5%。由于石墨烯的二維高比表面積的特殊結(jié)構,因此添加了石墨烯的凝膠聚合物具有極其優(yōu)異的電子傳輸能力。采用石墨烯的凝膠聚合物作為電解質(zhì),或者,所述電解質(zhì)包括具有石墨烯的凝膠聚合物電解質(zhì),亦可稱為石墨烯凝膠聚合物電解質(zhì),通過利用石墨烯的電子傳輸能力,可以同時具備傳統(tǒng)電池與鋰離子電池的優(yōu)點,特別適合作為鋰電池使用。優(yōu)選的,所述凝膠聚合物還包括添加劑,添加劑在全部凝膠聚合物的質(zhì)量比例為0.5%至3%。例如,所述添加劑包括有機溶劑,例如,所述添加劑包括馬來酰亞胺或其衍生物。優(yōu)選的,所述添加劑還包括酯類,例如乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙二醇碳酸酯等。

為了降低鋰電池持續(xù)高溫可能存在爆炸危險的傷害程度,例如,所述殼體的所述壁部穿設若干通孔;這樣,在發(fā)生爆炸或燃燒時,高壓氣體能夠從通孔泄出部分,避免了暴發(fā)過于劇烈,從而能夠舒緩爆炸或燃燒的威力。為了保持電芯的密閉環(huán)境,優(yōu)選的,每一所述通孔上設置薄膜,使得所述殼體內(nèi)部形成密封環(huán)境或近似密封環(huán)境;這樣,在發(fā)生爆炸時,薄膜的物理強度低于壁部的物理強度,薄膜先行裂開,高壓氣體能夠先從通孔泄出部分,對于殼體或壁部的威脅就小一些,甚至還可以保護壁部。例如,所述殼體具有頂部、壁部與底部,為了便于生產(chǎn),所述壁部的內(nèi)表面設置一層薄膜,所述壁部的內(nèi)表面即所述壁部向所述腔體的一面,亦即所述殼體的壁部向所述腔體凸設有若干條體的一面;例如,所述薄膜為塑料薄膜;優(yōu)選的,所述薄膜為單透膜,所述單透膜具有從所述殼體內(nèi)部向所述殼體外部的單向透過性,其中所述殼體內(nèi)部的氣體小分子可以從所述殼體內(nèi)部向所述殼體外部逸散;這樣,可以避免由于內(nèi)部壓力過大發(fā)生的鼓包事故,還能在發(fā)生爆炸危險之前先通過所述單透膜散逸出部分氣體,在發(fā)生爆炸危險時,所述薄膜或所述單透膜先行裂開,高壓氣體能夠先從通孔泄出部分,從而降低了爆炸威力,能夠?qū)τ脩籼峁┮欢ǖ谋Wo。優(yōu)選的,使用所述鋰電池的產(chǎn)品還配合設計若干散氣通道,能夠達到更好的安全效果。

優(yōu)選的,所述通孔的孔徑小于100納米;例如,所述通孔的孔徑小于50納米;優(yōu)選的,所述通孔的孔徑小于10納米。優(yōu)選的,所述殼體包括外殼與內(nèi)殼,所述外殼設置若干所述通孔。優(yōu)選的,所述內(nèi)殼的物理強度低于所述外殼的物理強度;這樣,在發(fā)生危險時,內(nèi)殼先潰裂,吸收一部分能量,再通過所述外殼的各所述通孔泄壓,能夠?qū)τ脩籼峁┮欢ǖ谋Wo。優(yōu)選的,所述內(nèi)殼具有網(wǎng)孔結(jié)構,所述網(wǎng)孔結(jié)構的孔徑大于所述通孔的孔徑。例如,所述網(wǎng)孔結(jié)構的面積超過所述通孔的面積的2倍。優(yōu)選的,所述網(wǎng)孔結(jié)構的面積超過所述通孔的面積的7倍。又如,所述內(nèi)殼的強度大于所述外殼的強度。例如,具有網(wǎng)孔結(jié)構的內(nèi)殼的強度大于所述外殼的強度,這樣,可以通過網(wǎng)孔結(jié)構與通孔進行多層泄壓。優(yōu)選的,所述網(wǎng)孔結(jié)構與所述通孔錯落設置,即所述網(wǎng)孔結(jié)構與所述通孔非相對設置,或者說,所述網(wǎng)孔結(jié)構的延伸與所述通孔的延伸平行且完全不重合,這樣,爆炸氣體不能直接貫穿所述網(wǎng)孔結(jié)構與所述通孔,需要在所述內(nèi)殼與所述外殼之間略作分散或彎折,從而能夠在一定程度上降低爆炸威力。優(yōu)選的,所述內(nèi)殼與所述外殼之間還設有阻燃層,例如鋁類阻燃劑如三氧化二鋁,或者有機磷類阻燃劑等;又如,所述阻燃層為涂層,例如,所述阻燃層為阻燃涂層,例如,所述阻燃涂層涂設于所述內(nèi)殼朝向所述外殼的一面或者所述外殼朝向所述內(nèi)殼的一面;又如,所述內(nèi)殼為甲殼素纖維層,其朝向所述外殼的一面涂設所述阻燃涂層。這樣,具有較好的防暴阻燃效果。

進一步地,本發(fā)明的實施例還包括,上述各實施例的各技術特征,相互組合形成的鋰電池。

需要說明的是,上述各技術特征繼續(xù)相互組合,形成未在上面列舉的各種實施例,均視為本發(fā)明說明書記載的范圍;并且,對本領域普通技術人員來說,可以根據(jù)上述說明加以改進或變換,而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。

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