[发明专利]一种快速充电锂电池

说明书

技术领域

本发明属于一种可充电的电源装置，具体涉及一种可快速充电的锂电池。

背景技术

锂离子电池已得到日益广泛的应用，尤为是在移动设备上得到普遍的应用，如手机、移动电脑、野外设备等，但相对而言，小型的锂电池技术比较成熟，且充电时间较短（几个小时），如有备用电池，一般的使用均可满足，但对大型的锂电池目前技术还有技术瓶颈，如充电时间过长。一般而言，锂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，构成基本组件，该组件绕制成柱形或平板型结构置于壳体内，充电时其是从外向内充电，即相对于阴极或阳极的厚度的增加，虽然可使工艺相对简单，但充电时间随之增加。对于大型锂电池，如汽车或小型机动车使用的动力锂电池，主要存在的缺陷是电池容量偏小和充电时间过长。目前解决上述缺陷的方法是将多个小电池串并联而形成动力电池，但因单个电池间的均一性没有得到很好的解决，数量过多的小电池组合会产生新的问题，并且充电时间仍没有根本解决。因此，如何又要提高锂电池容量，又能降低充电时间，是锂电池得到更广泛应用而必须解决的问题。

发明内容

   本发明的发明目的是公开一种提高锂电池容量且能大幅降低充电时间的可充电锂电池。

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、阴极与电解液，阳极和阴极之间有多孔的聚合物隔板，电池壳体有密封盖和对应的电极耳，关键是阴极的结构是在一箔状支撑件两侧面设有阴极材料，该阴极材料的整体内形成易于导电的导电网络，阴极材料由锂化的过渡金属插层活性物质、纳米级膨润土、碳粉和PVDF制备，阳极中间亦有箔状支撑件且阳极由碳质材料制备，阳极与阴极的厚度之比为1∶1.5～1∶4。

所述的锂化的过渡金属插层活性物质的颗粒表面有一可导电的碳化层，上述具有碳化层的锂化的过渡金属插层活性物质与纳米级膨润土、碳粉和PVDF制备的阴极材料层内则形成一个可导电的导电网络。

所述的碳化层是由酚醛树脂内加入碳粉经高温碳化而制备。

所述的碳化层是由酚醛树脂内加入碳粉、石墨粉经高温碳化而制备。

所述的阴极材料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。

所述的阴极材料中的锂化过渡金属插层活性物质、纳米级膨润土和碳粉按重量计分别为92～94%、0.5～1.5%和2～3%，余量为PVDF。

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，膨润土颗粒经锂化处理—即在膨润土的晶层间插入锂离子；或所述的膨润土颗粒经石墨材料包覆处理。

所述的阳极与阴极的厚度之比为1∶1.5或1∶2或1∶3.5。

本发明公开的快速充电的锂电池，其整体的宏观结构未作大的改变，原有锂电池的壳体、电极耳、极间的电连接和封盖等均可使用已有技术，但由于在阴极材料中混合有锂化的纳米级膨润土颗粒，并使阴极材料中形成整体的导电网络，则使锂电池的容量提高，同时可以减小阴极的厚度，特别是又提高了阴极材料的导电性，可以实现在充电时，对阴极整体进行充电，无须逐层进行充电。因此，本发明特别适合制备大型动力锂电池，解决了大型动力锂电池的容量不足和充电时间过长的缺陷，本发明的充电时间可以控制在10分钟以内，对于小型锂电池，充电时间则更短且可使得小型便携移动电子设备进一步轻量化，本发明突破了现有技术的长期存在的局限，必将得到广泛的应用。

附图说明

图1为本发明的局部断面示意图。

具体实施方式