[发明专利]一种新型锂电池

说明书

技术领域

本发明属于一种电源装置，尤为是一种可充电的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池已得到日益广泛的应用，锂离子电池的基本结构是有阳极和阴极，阳极和阴极材料之间设置一个多孔的聚合物隔离膜，并将得到的电极组件用一种含锂盐的非水性电解质浸渍而制备，在这样的电池中，在放电期间，锂离子从阳极通过电解液，然后插入阴极，在充电期间，离子的流动可逆的，锂离子从阴极通过电解液，然后作为金属锂原子沉积回到阳极上；上述的锂离子电池存在若干技术上待解决的问题，例如充电时间长（特别是对大型的动力锂电池），相对于阳极的厚度，阴极的厚度较大而使电池小型化有困难，当然还存在其它的安全性等缺陷。

发明内容

本发明的发明目的是通过提高阴极材料可插入的锂离子的容量，进而实现电池小型化或更易形成更薄的电池。

实现本发明的技术解决方案如下：包括电池壳体和置于电池壳体内的阳极、阴极和电解液，阳极与阴极之间有多孔的聚合物隔板，关键是阴极由锂化的过渡金属插层活性物质、纳米级膨润土和碳粉制备，阳极由碳质材料制备，阳极与阴极的厚度之比为1∶1～1∶3。

所述的阴极中的锂化的过渡金属插层活性物质、纳米级膨润土和碳粉按重量分别为90～92%、0.5～1.5%和4～5%，余量为PVDF。

所述的阴极中的锂化过渡金属插层活性物质包括选自锂化过渡金属氧化物、锂化金属磷酸盐、锂化钴氧化物，LiCoO₂、LiNiCoO₂、LiAlNiCoO₂、LiMnNiCoO₂、LiMnO₂、Li₂Mn₂O₄和LiFe（PO₄）₆  的一种或多种化合物。

所述的阳极与阴极的厚度之比为1∶1.5或1∶2或1∶2.5。

所述的阴极中设有导电支撑件，导电支撑件为铜箔或铝箔或其它适宜的金属、导电聚合物的薄状物。

所述的纳米级膨润土的颗粒直径为5～50nm，其由高速剪切方法制备。

所述的阳极的碳质材料中加入按重量计为0.2～0.5%的纳米级膨润土颗粒，或所述的纳米级膨润土颗粒经石墨材料包覆处理。

所述的纳米级膨润土为负一价或负二价或负三价，或纳米级膨润土经有机处理—即在纳米级膨润土的晶层间插入有机离子。

所述的阳极中设有导电支撑件，导电支撑件为铜箔或铝箔或其它适宜的金属、导电聚合物的薄状物。

按上述的结构制备的锂离子电池，由于阴极的厚度大幅降低，整个电池的厚度则可大幅降低，由于纳米级膨润土具有层状结构且具有负电性，其层间结构中可插入大量的锂离子，可提高阴极材料的锂化程度或可容纳大量的锂离子，由于阴极的厚度降低，机械强度亦会降低，故可适当增加阴极内的导电支撑件的厚度；当阳极中亦加入微量的纳米级膨润土时，亦可提高阳极中锂离子的吸纳，并且充电时间可以大为减少，其减少的幅度视阳极和阴极的厚度的减小幅度而定。

附图说明

图1为本发明的局部断面示意图。

具体实施方式

请参见图1，图1仅给出了锂离子电池的局部结构图以说明本发明，电池的其它没有给出的部分为已有技术。本发明的具体实施方案包括电池壳体1和置于电池壳体1内的阳极2、阴极3和非水性电解液4，阳极2与阴极3之间有多孔的聚合物隔板5，电池应有的其它部分如盖板、电极耳和导线等为已有技术则不再详述，上述多孔的聚合物隔板5亦为已有技术，当电池使用液态的电解质时则有隔板5隔离阳极2与阴极3，如果电解质为固体聚合物电解液，那么如本领域已知，电池内可不包括隔板5，且如本领域所示固体电解液可以布置于阳极2和阴极3之间。