CN109103458A - 一种新型可充电锂电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型可充电锂电池，包括壳体、阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的隔断膜，所述可充电锂电池的集电体为阳极集电体；所述阳极集电体由多个多孔金属泡沫板制成，在所述多孔金属泡沫的表面上具有纳米级表面粗糙度的活性氧化物材料层；其特征在于，所述多孔金属泡沫板上设有多数个贯通孔。

Description

一种新型可充电锂电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种可再充电电池技术领域，更具体地涉及一种可再充电的锂离子电池技术。
背景技术
可充电电池又称为蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。
利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复，然后再利用化学反应转化为电能，所以叫二次电池(可充电电池)。市场上主要充电电池有“镍氢”、“镍镉”“铅酸(铅蓄电池)”、“锂离子(包括锂电池和锂离子聚合物电池)”等。
电动汽车等中使用的锂离子电池，包括有位于正极集电体的周围的正极活性物质和隔着隔膜(Separator)而位于负极集电体的周围的负极活性物质。所述正极集电体多使用铝，负极集电体多使用铜。另外，隔膜是开有极小的孔的薄膜的有机物，电解质分为溶质和溶媒。专利号为201680043033.1的文献公开了一种制造多孔金属泡沫的方法以及通过高温处理涂覆活性材料的方法，所述方法包括以下步骤：(a)用冷表面铜棒冷冻模具中的金属浆料；(b)在减压和低温下使冷冻样品升华，形成多孔的生坯体；(c)烧结多孔生坯体以获得多孔金属泡沫；(d)将多孔金属泡沫切成薄层；(e)通过将金属泡沫暴露于高温热处理而形成活性氧化物材料层。具有活性氧化物材料的三维(3D)金属泡沫在结构上有利于限制循环过程中阳极的剧烈体积变化并且由于较大的表面积而增强电化学反应。因此，其预计具有高容量。
金属泡沫集电体可以由以下金属中的至少一种制成：铁、钴、镍、铜、钛、金、铝、镁或不锈钢，或这些金属的合金。制造过程可以使用冷冻铸造法来形成多孔金属泡沫集电体。该技术使用孔径为数百纳米至数百微米的多孔金属泡沫作为锂离子电池的集电体；以及在多孔金属泡沫的表面上形成具有纳米级表面粗糙度的活性氧化物材料层。
本发明人发现，在上述可充电电池的充电/放电过程中，电极组件的体积变化。例如，在锂离子电池中，负极板的负极活性材料在充电过程中纳入锂离子使得负极活性材料的体积膨胀，在放电过程中排出锂离子使得体积缩小。当充电/放电循环重复时，电极组件重复膨胀和缩小。然而，除袋型壳体以外的大多数壳体是由金属形成的刚性体，从而这样的壳体不能适应电极组件的体积膨胀。因此，如图1和图2所示，一种新型可充电锂电池，包括壳体(1)、阳极(2)、阴极(4)和位于阳极和阴极之间的隔断膜(3),；采用活性氧化物材料制造三维金属泡沫用作锂电池的阳极,使用可以通过冷冻铸造工艺制造的多孔金属泡沫作为锂电池的阳极集电体(21)，经涂覆的金属泡沫阳极减少了活性材料的体积膨胀并且提高了电化学反应的速率，导致阳极材料的改进的循环性能和更高的容量，电极组件重复膨胀和缩小对壳体的影响依然存在。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型可充电锂电池及其制造方法，通过改变传统做法对电池中电极组件的构造，减少电极组件重复膨胀和缩小对壳体的影响。
本发明的技术方案如下：一种新型可充电锂电池，包括壳体、阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的隔断膜，所述可充电锂电池的集电体为阳极集电体；所述阳极集电体由多个多孔金属泡沫板(21)制成，在所述多孔金属泡沫的表面上具有纳米级表面粗糙度的活性氧化物材料层；其特征在于，所述多孔金属泡沫板上设有多数个贯通孔(211)。
优选的，所述贯通孔(211)的平均内径为30-500μm,开孔率为3-50％。
一种新型可充电锂电池的制造方法，包括如下步骤：
将多孔金属泡沫切割成薄板以用作锂离子电池的阳极的集电体；
通过热处理在用作锂离子电池的阳极的集电体的金属泡沫的表面上形成活性氧化物材料层；
对所述涂覆有活性氧化物材料层的多孔金属泡沫切割成薄板实施穿孔加工。
优选的，所述穿孔的平均内径为30-500μm,开孔率为3-50％。
本发明的有益效果在于：本发明创造性的在所述多空金属泡沫板上设置多数个贯通孔，能够有效减少电极组件重复膨胀和缩小对壳体的影响。
附图说明
图1本发明背景技术结构示意图
图2本发明背景技术阳极集电体膨胀对壳体影响的结构示意图。
图3本发明阳极集电体结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作详细说明。
如图3所示，一种新型可充电锂电池，包括壳体、阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的隔断膜，所述可充电锂电池的集电体为阳极集电体；所述阳极集电体由多个多孔金属泡沫板(21)制成，在所述多孔金属泡沫的表面上具有纳米级表面粗糙度的活性氧化物材料层；其特征在于，所述多孔金属泡沫板上设有多数个贯通孔(211)。
优选的，所述贯通孔(211)的平均内径为30-500μm,开孔率为3-50％。
以上的描述仅仅涉及本发明的一些具体实施方式，任何本领域的技术人员基于本发明的精神所做的替换或改进均应为本发明的保护范围所涵盖，本发明的保护范围应以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种新型可充电锂电池，包括壳体、阳极、阴极和位于阳极和阴极之间的隔断膜，所述可充电锂电池的集电体为阳极集电体；所述阳极集电体由多个多孔金属泡沫板制成，在所述多孔金属泡沫的表面上的具有纳米级表面粗糙度的活性氧化物材料层；其特征在于，所述多孔金属泡沫板上设有多数个贯通孔。
2.根据权利要求1所述的新型可充电锂电池，其特征在于，所述贯通孔的平均内径为30-500μm,开孔率为3-50％。
3.一种新型可充电锂电池的制造方法，包括如下步骤：
将多孔金属泡沫切割成薄板以用作锂离子电池的阳极的集电体；
通过热处理在用作锂离子电池的阳极的集电体的金属泡沫的表面上形成活性氧化物材料层；
对所述涂覆有活性氧化物材料层的多孔金属泡沫切割成薄板实施穿孔加工。
4.根据权利要求3所述的新型可充电锂电池的制造方法，其特征在于，所述穿孔的平均内径为30-500μm,开孔率为3-50％。
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US20160329569A1 (en) * 2014-01-21 2016-11-10 Beijing Hawaga Power Storage Technology Company Ltd. A novel lithium ion flow battery
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