[发明专利]一种自充电式全固体电池

说明书

本发明涉及一种全固体电池，公开了一种自充电式全固体电池，包括纳米发电机、整流器以及全固体电池，所述纳米发电机包括发电单元和发电单元两侧的极片，所述整流器通过导电体分别与纳米发电机和全固体电池连接；通过纳米发电机可将周围环境中获取的机械能转换为电能，形成了一个能量自供体，在通过整流器将纳米发电机产生的交流电整流成脉冲式直流电，为全固体电池提供脉冲电流，本发明的纳米发电机可实现自充电，全固体电池不需要外接电源，且自充电产生的脉冲式充电电流可有效提高电流密度分布均匀性，减少了固体电池充电过程中的锂枝晶形成和析出，显著提高全固体电池的循环效率，提高电池的安全性。

技术领域

本发明涉及一种全固体电池，尤其是涉及一种自充电式全固体电池。

背景技术

发展高效可充电电池对发展风能、核能和太阳能等可再生能源，改善能源结构和平衡具有重要意义，锂离子电池由于能量密度高、循环性能好和无记忆效应等优点，目前已广泛应用于大型储能、电动汽车、便携式电子产品和航空航天等领域，目前使用的锂离子电池主要含有液体电解质，存在可燃性等安全问题，因此开发安全性能好的固体锂电池是非常有必要的，固体锂电池可以降低热失控引起的安全问题，同时提高质量和体积能量密度，其成功商业化取决于理解和解决实际操作条件下限制电池性能的瓶颈；常见的固体电池的电解质主要分为三类：陶瓷型无机固体电池、聚合物固体电解质和无机-有机复合固体电解质，如公开号CN201680047751.6，公开了一种全固体二次电池用的添加剂、全固体二次电池和其制造方法，所用添加剂包含聚碳酸亚烷基酯，提高全固体二次电池的充放电容量、界面电阻等性质；再如公开号CN201980055171.5，公开了一种扁平形全固体电池及其制造方法，全固体电池包括外包装罐和封口罐构成的电池容器以及正极、固体电解质层和负极层叠而成的层叠体,在层叠体与外包装罐的内底面或封口罐的内底面之间配置有由石墨成型体构成的具有挠性的导电性多孔质部件；

虽然现有技术方案通过多种措施优化固体电池性能，但固体电池在充放电过程中仍然存在锂枝晶形成和生长的潜在风险，具有一定的安全隐患，且需要外部提供电源。因此需要提供一种自充电式全固体电池以解决此问题。

发明内容

针对现有技术方案的缺陷，本发明提出了一种具有自充电能力的层叠全固体电池，电池内部连接有纳米弹性摩擦发电材料，能够将车辆行驶过程中的振动能量转换为电能，不需要外接电源实现自充电，同时自充电产生的脉冲式充电电流，可以有效提高电流密度分布均匀性，避免了充电过程中锂枝晶的形成和析出，最后弹性的纳米发电机还具有防护作用，能够有效缓冲外部机械冲击对固体电池的损伤，显著提高了全固体电池的使用安全性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自充电式全固体电池，包括纳米发电机、整流器以及全固体电池，所述纳米发电机包括发电单元和发电单元两侧的极片，所述整流器通过导电体分别与纳米发电机和全固体电池连接。

本发明的一种自充电式全固体电池包括纳米发电机、整流器以及全固体电池，通过纳米发电机可将周围环境中获取的机械能转换为电能，形成了一个能量自供体，在通过整流器将纳米发电机产生的交流电整流成脉冲式直流电，为全固体电池提供脉冲电流，本发明的纳米发电机为可实现自充电，固体电池不需要外接电源，且自充电产生的脉冲式充电电流可有效提高电流密度分布均匀性，减少了固体电池充电过程中的锂枝晶形成和析出，显著提高全固体电池的循环效率。

作为优选，所述发电单元包括负电膜、正电膜、设置在负电膜上的纳米阵列以及设置在正电膜上的间隔层，所述间隔层为聚四氟乙烯，所述纳米阵列和间隔层位于负电膜与正电膜之间，纳米阵列的一端位于间隔层内；通过正电膜与负电膜的摩擦电效应和感电效应使发电单元产生电势差实现为固体锂电池充电的作用，初始状态下，正电膜与负电膜不接触，当外界产生振动时，负电膜则会在外界震动的作用下产生变形，变形后的负电膜会与正电膜接触并产生摩擦，电子从正电膜上转移到负电膜上，使正电膜带正电荷，负电膜上带有负电荷，当振动消失后，正电膜与负电膜之间会产生电压差，使得发电单元能够产生电能为固体电池充电。