CN108878953A - 固态锂电池、形成方法及车辆 - Google Patents

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乔伊库马尔
杨红新
马忠龙
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Abstract

本发明提供了一种固态锂电池、形成方法及车辆。其中，固态锂电池包括：两个电池体，电池体包括锂阳极层、复合阴极层和隔膜层，其中，隔膜层位于锂阳极层和复合阴极层之间，两个电池体的复合阴极层相对设置；集电器层，集电器层设置在两个电池体之间，且位于至少两个电池体的复合阴极层之间。本发明的固态锂电池具有容量大且能量输出高的优点。

Description

固态锂电池、形成方法及车辆
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种固态锂电池、形成方法及车辆。
背景技术
车辆越来越多，传统的燃油汽车导致能源消耗过大且对环境带来污染，因此，新能源汽车，如电动汽车越来越受到关注，电动汽车具有能耗低且环境污染小的优点。
但是，电动汽车受到动力电池的限制，续航里程受到制约。目前的做法是尽可能降低车辆的能耗来尽可能提升续航里程。但是，从动力电池本身出发来提升续航里程的研究较少，从而制约了电动汽车的普及和发展。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种固态锂电池。该固态锂电池具有容量大且能量输出高的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种固态锂电池，包括：两个电池体，所述电池体包括锂阳极层、复合阴极层和隔膜层，其中，所述隔膜层位于所述锂阳极层和复合阴极层之间，所述两个电池体的复合阴极层相对设置；集电器层，所述集电器层设置在所述两个电池体之间，且位于所述至少两个电池体的复合阴极层之间。
进一步的，还包括：设置在所述锂阳极层之上的电流收集器。
进一步的，所述电流收集器为铜材料电流收集器。
进一步的，所述锂阳极层由锂粉末和/或铜粉末制成。
进一步的，所述复合阴极层包括尖晶石和层状结构的活性物质中的任意一种或者混合物。
进一步的，所述隔膜层由导电玻璃材料制成。
进一步的，所述导电玻璃包括反钙钛矿和闭合型-硼酸盐。
进一步的，所述集电器层为铝材料集电器层。
本发明的固态锂电池，具有容量大且能量输出高的优点。
本发明的第二个目的在于提出一种固态锂电池的形成方法。形成方法具有加工效率高的优点，可以使固态锂电池具有容量大且能量输出高、可产生高能量和倍率的优点。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种固态锂电池的形成方法，提供锂阳极层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末以及集电器层粉末；依次铺设锂阳极层粉末、隔膜层粉末、复合阴极层粉末、集电器层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末和锂阳极层粉末；对各层粉末通过干法或者湿法的卷对卷式铸压和滚压为电池体结构层；切割所述电池体结构层，并为切割后的电池体结构引出正极和负极以形成固态锂电池。
所述的固态锂电池的形成方法与上述的固态锂电池相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的第三个目的在于提出一种车辆，该车辆中的固态锂电池具有容量大且能量输出高的优点，从而提升车辆的续航里程。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的固态锂电池。
所述的车辆与上述的固态锂电池相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例所述的固态锂电池的结构框图；
图2为本发明一个实施例所述的固态锂电池的示意图；
图3为本发明另一个实施例所述的固态锂电池的形成方法的流程图。
附图标记说明：
电池体110、集电器层120。锂阳极层111、复合阴极层112、隔膜层113。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是根据本发明一个实施例的固态锂电池的结构框图。图2是根据本发明一个实施例的固态锂电池的示意图。如图1所示，并结合图2，根据本发明一个实施例的固态锂电池，包括：两个电池体110和集电器层120。
其中，电池体110包括锂阳极层111(lithium anode)、复合阴极层112(compositecathode)和隔膜层113(solid separator，即：固体分离器)，其中，隔膜层113位于锂阳极层111和复合阴极层112之间，两个电池体110的复合阴极层112相对设置。集电器层120(aluminum current collector，即：铝材料的集电器)设置在两个电池体110之间，且位于至少两个电池体110的复合阴极层112之间。
如图2所示，固态锂电池还包括：设置在锂阳极层111之上的电流收集器(如图2所示的copper current collector，即：铜材料的电流收集器)。其中，电流收集器例如为铜材料电流收集器。
以下对锂阳极层111、复合阴极层112和隔膜层113等进行详细描述。
锂阳极层111由锂粉末和/或铜粉末制成。
复合阴极层112包括但不限于尖晶石和层状结构的活性物质中的任意一种或者混合物。在本发明的一个实施例中，复合阴极层112内包括电子导电材料，如尖晶石和层状结构的活性物质中的任意一种或者混合物。
其中，复合阴极层112包括一种或多种电子导电性材料，例如碳质材料如碳黑、碳纳米管、碳纤维、泡沫碳、氧化物如ITO和CoO等，及合金如锂合金等。
隔膜层113由导电玻璃材料制成。进一步而言，导电玻璃包括反钙钛矿和闭合型-硼酸盐。例如：通过低温熔融和高离子导电玻璃形成的隔膜层113可作为锂阳极层111的粘结剂，以粘结在锂阳极层111和复合阴极层112之间。
集电器层120为但不限于铝材料集电器层。
具体地说，使用干和湿浆料混合复合阴极、隔膜和锂阳极。锂阳极为锂金属箔、结构锂、带或不带泡沫铜的锂粉末等材料制成。锂阳极体积膨胀通过铜网或泡沫结构中的大空容积而受到保护。隔膜为一种薄均匀层低温熔融、高离子导电玻璃材料，如反钙钛矿和闭合式硼酸盐及其混合物。复合阴极具有复合结构，包括一种尖晶石和层状结构活性物质，结合低温熔融、高导电玻璃材料，当然，也可以结合一种或混合电子导电材料如碳黑、碳纳米管、碳纤维和任何其他电子导电碳材料、甚至结合陶瓷材料如ITO或金属氧化物的材料制成，金属氧化物如氧化钴或锂铝合金。电池有两个电芯，在普通铝箔或任意合适铝合金两侧。正极、隔膜、负极及集电器层等用卷对卷方式制造。从而使固态锂电池具有容量大且能量输出高、可产生高能量和倍率的优点。
本发明实施例的固态锂电池具有能量输出高、可产生高能量和倍率的优点。
如图3所示，本发明的实施例公开了一种固态锂电池的形成方法，包括：提供锂阳极层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末以及集电器层粉末；依次铺设锂阳极层粉末、隔膜层粉末、复合阴极层粉末、集电器层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末和锂阳极层粉末；对各层粉末通过干法或者湿法的卷对卷式铸压和滚压为电池体结构层；切割所述电池体结构层，并为切割后的电池体结构引出正极和负极以形成固态锂电池。其中，在图中，Processing direction指加工方向、Solid electrolyte powder/slurry feeders指固体电解质粉末/浆料进料器、Cathode powder/slurry feeders指阴极粉末/浆料进料器、Aluminum foil指铝箔、Heat hard roller指加热硬辊、Kapton film指卡普顿薄膜、Titanium foil指钛箔、Conduct wheel指引导轮、Soft cold roller指软冷滚筒、Testequipment指测验设备、Laser cutter指激光切割机、Conveyor belt指输送带。
本发明实施例的固态锂电池的形成方法，具有加工效率高的优点，可以使固态锂电池具有容量大且能量输出高、可产生高能量和倍率的优点。
进一步地，一种车辆，设置有如上述任意一个实施例所述的固态锂电池。该车辆例如为电动汽车，该车辆中固态锂电池具有容量大且能量输出高的优点，从而提升车辆的续航里程。
另外，根据本发明实施例的车辆的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，此处不做赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固态锂电池，其特征在于，包括：
两个电池体，所述电池体包括锂阳极层、复合阴极层和隔膜层，其中，所述隔膜层位于所述锂阳极层和复合阴极层之间，所述两个电池体的复合阴极层相对设置；
集电器层，所述集电器层设置在所述两个电池体之间，且位于所述至少两个电池体的复合阴极层之间。
2.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，还包括：设置在所述锂阳极层之上的电流收集器。
3.根据权利要求2所述的固态锂电池，其特征在于，所述电流收集器为铜材料电流收集器。
4.根据权利要求2或3所述的固态锂电池，其特征在于，所述锂阳极层由锂粉末和/或铜粉末制成。
5.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，所述复合阴极层包括尖晶石和层状结构的活性物质中的任意一种或者混合物。
6.根据权利要求1所述的固态锂电池，其特征在于，所述隔膜层由导电玻璃材料制成。
7.根据权利要求6所述的固态锂电池，其特征在于，所述导电玻璃包括反钙钛矿和闭合型-硼酸盐。
8.根据权利要求6所述的固态锂电池，其特征在于，所述集电器层为铝材料集电器层。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的固态锂电池的形成方法，其特征在于，包括：
提供锂阳极层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末以及集电器层粉末；
依次铺设锂阳极层粉末、隔膜层粉末、复合阴极层粉末、集电器层粉末、复合阴极层粉末、隔膜层粉末和锂阳极层粉末；
对各层粉末通过干法或者湿法的卷对卷式铸压和滚压为电池体结构层；
切割所述电池体结构层，并为切割后的电池体结构引出正极和负极以形成固态锂电池。
通过干法或者湿法的卷对卷式铸压和滚压形成所述固态锂电池。
10.一种车辆，其特征在于，设置有如权利要求1-8任一项所述的固态锂电池。
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