專利名稱：針形鋰－二氧化錳電池及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種針形電池，尤其是一種以電解二氧化錳為正極活性物質的鋰電池及其制造方法。
背景技術：
目前市場上的針形鋰一次性電池大都采用固體氟化炭(CFx)n為電池正極的活性物質，此種電池的比能量較高，且放電電壓平穩(wěn)，在儲存過程中也無氣體析出，自放電極微，安全性能也很好。但是這種電池也存在著一定的問題，那就是固體氟化炭(CFx)n材料由于來源較少，價格比較昂貴，因而使電池的制造成本加大。而現在市場上比較常見的鋰一次性電池，基本為鋰-二氧化錳電池，也就是用電解二氧化錳作為正極活性物。這種電池的使用效果也很好，且二氧化錳資源豐富，價格便宜，熱處理工藝簡單，適合于大量生產。但目前鋰-二氧化錳電池基本為幣式，柱式，方形或者這三種型號相同單體的組合電池，還沒有一種成熟的工藝將它應用在針形電池上。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種正極活性物質材料來源廣泛，成本低廉、電性能優(yōu)良的針形鋰-二氧化錳電池及其制造方法。
本發(fā)明的技術解決方案是一種針形鋰-二氧化錳電池，由正極片、負極片、隔膜、殼體、膠塞、電解液、鋼針等組成。正極片為壓有鋁網的正極膜，正極膜由熱處理過的電解二氧化錳、壓縮乙炔黑、石墨、粘合劑等和成膏狀后在對輥機上壓制而成；負極為金屬鋰帶；隔膜層為聚丙烯與聚乙烯復合膜；電解液為LiClO4的混合溶劑溶液，混合溶劑由碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)組成。
本發(fā)明還提供了上述針形鋰-二氧化錳電池的制造方法，該方法包括下列步驟1將熱處理過的二氧化錳、壓縮的乙炔黑、石墨按一定比例混合均勻，然后與去離子水、工業(yè)酒精和粘合劑相混合成膏，通過烘烤，碾壓等程序制備正極片；2用碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)與LiClO4，按照比例配制電解液；3在手套箱中或干燥室中，將鋁殼、膠塞、鋼針、隔膜、電解液、負極鋰帶，以及制備好的正極片組裝起來，構成針形鋰-二氧化錳電池。
本發(fā)明的有益效果是，用價格更為低廉且來源廣泛的電解二氧化錳代替了價格較為昂貴的固體氟化炭，使產品成本大大降低，而新型電池的標稱電壓，比能量等數據也都與原來的電池十分相近。
圖1為本發(fā)明結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖以CR435針形鋰-二氧化錳電池為實施例對本發(fā)明進行詳細說明
本發(fā)明的針形鋰-二氧化錳電池，由正極片5、負極片3、隔膜4、殼體6、膠塞2、電解液、鋼針1等組成，其中正極片5為單面壓有鋁網的正極膜，正極膜由熱處理過的電解二氧化錳、壓縮乙炔黑、石墨、粘合劑等和成膏狀后在對輥機上壓制而成；負極為金屬鋰帶；隔膜層為聚丙烯與聚乙烯復合膜；電解液為LiClO4的混合溶劑溶液，混合溶劑由碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)組成。
CR435針形鋰-二氧化錳電池正極活性物質為200～300目的無汞堿錳電池專用EMD，在370～390℃的高溫烘箱中烘烤18～20小時，然后在室溫下自然冷卻至相同溫度。乙炔黑原料與濃度37％的工業(yè)酒精按1∶1的比例混合后，在對輥機上壓制成片，然后過60目的機械振動篩，使密度達到4～5ml/g。將上述處理過的EMD、乙炔黑和石墨按91％∶7％∶2％的重量百分比稱重后倒入球磨機中混合均勻，然后倒入帶恒溫水浴的攪拌機內，水域溫度設定為80～90℃，依次加入溫度為80℃的去離子水和濃度為37％的工業(yè)酒精，攪拌30～40分鐘后加入濃度為60％的聚四氟乙烯乳液，快速攪拌成粘稠的膏狀物。其中正極混合粉、去離子水、工業(yè)酒精、聚四氟乙烯的重量百分比為45％∶45％∶5％∶5％。將上述膏狀物在150℃烘箱中烘烤10小時，然后碾碎，并用無水乙醇揉成膏。在帶加熱的對輥機上將膏狀物壓成均勻致密的膜狀，并斜拉鋁網滾壓在一起，厚度控制在0.68～0.72mm，用裁刀將正極膜裁成長21mm寬9mmd的極片，然后在細圓柱形模具上卷成單層圓筒狀。將卷好的極片放在150℃烘箱中烘烤20小時，然后轉入溫度為170～180℃，欺壓低于0.1MPa的真空箱中干燥20～24小時，備裝配使用。
負極片3采用金屬鋰帶，厚度0.165mm，正，負極之間的隔膜4為聚丙烯與聚乙烯復合膜，膜厚為0.025mm。電解質采用LiClO4，濃度為1.0mol/L，電解液采用碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)的混合液。質量配比為PC∶DME∶DOL＝5∶3∶2。負極集流體采用304材質的不銹鋼針，外徑1.0mm，長33mm。針體表面一部分經過機械滾花處理，兩端光滑圓整。電池殼體6采用金屬鋁，直徑4.0mm，壁厚0.3mm?？诓坎捎媚z塞2密封，材質為耐酸堿橡膠。
電池的裝配過程如下組裝電池在露點溫度為-35℃的手套箱中進行，殼體6、膠塞2、鋼針1、隔膜4等配件在60℃高溫烘箱中干燥18小時以上。將鋰帶裁成長23mm寬10mm高0.165mm，隔膜4裁成長28mm寬15mm厚0.025mm。將膠塞2套在鋼針1未經滾花處理的一端，鋰帶卷繞在鋼針另一端，隔膜4纏繞在負極片3的外圍，并將端部用電烙鐵熔接封死，然后包上正極片5，再用沖壓機將電芯壓至直徑在0.35mm左右。將做好的電芯塞在殼體6內，注入電解液，放入真空度為-0.06MPa的容器內保持5～8秒。取出后壓入膠塞2、滾槽、束口，清洗后完成。
權利要求
1.一種針形鋰-二氧化錳電池，由正極片、負極片、隔膜、殼體、膠塞、電解液、鋼針等組成，其特征在于正極片為壓有鋁網的正極膜，正極膜由熱處理過的電解二氧化錳、壓縮乙炔黑、石墨、粘合劑等和成膏狀后在對輥機上壓制而成；負極為金屬鋰帶；隔膜層為聚丙烯與聚乙烯復合膜；電解液為LiClO4的混合溶劑溶液，混合溶劑由碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)組成。
2.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于采用反極式結構，鋼針為負極端子，直接與負極鋰帶相連接，金屬鋁殼為正極端子，與正極集流體鋁網相連。
3.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于乙炔黑經壓縮處理，與工業(yè)酒精按1∶1的比例混合均勻，然后在滾壓機上壓制成片，過60目的機械振動篩，視密度達到4～6ml/g。
4.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于由熱處理過的電解二氧化錳、壓縮乙炔黑、石墨按(88～91)％∶(6～9)％∶(1～4)％的重量百分比混合成正極粉。
5.根據權利要求4所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于混合正極粉與去離子水、工業(yè)酒精、聚四氟乙烯乳液在水浴溫度為40～90℃的攪拌機中交聯成膏，其重量百分比為(40～50)％∶(40～50)％∶(4～6)％∶(4～6)％。
6.根據權利要求5所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于正極粉料成膏后放入90～180℃高溫烘箱中烘烤4～12小時。
7.根據權利要求6所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于將烘烤后的正極粉料所成的膏碾碎，用無水乙醇重新和成膏狀
8.根據權利要求7所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于重新和成的正極粉料所成的膏在帶加熱裝置的滾壓機上反復碾壓成均勻致密的膜，厚度在0.50～0.80mm之間。
9.根據權利要求8所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于正極粉料制成膜后與金屬鋁網在滾壓機上碾壓在一起，鋁網單面壓膜。
10.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于正負極之間的隔膜層為聚丙烯與聚乙烯復合膜，厚度為0.024～0.026mm。
11.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于電解液為LiClO4的混合溶劑溶液，LiClO4的濃度為0.8～1.2mol/L；混合溶劑由碳酸丙烯脂(PC)、乙二醇二甲醚(DME)與二茂戊烷(DOL)組成電解質LiClO4的，質量配比為PC∶DME∶DOL＝(4.5～5.5)∶(2.5～3.5)∶(1.8～2.2)。
12.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于作為正極集流體的金屬鋁網厚度為0.30～0.45mm，網孔為菱形，孔徑尺寸為(1.8～2.2)mm×(2.～2.5)mm。
13.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于作為負極集流體的不銹鋼針采用304不銹鋼，直徑1.0+0.05mm，針體經過滾花處理，兩端光滑圓整。
14.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于鋁殼壁厚為0.20～0.35mm。
15.根據權利要求1所述的一種針形鋰-二氧化錳電池，其特征在于膠塞采用耐酸堿橡膠，橡膠塞套在鋼針上，并與鋁殼同心軸，采用滾槽密封。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種針形鋰－二氧化錳電池，由正極片、負極片、隔膜、殼體、膠塞、電解液、鋼針等組成。正極片為壓有鋁網的正極膜，正極膜由熱處理過的電解二氧化錳、壓縮乙炔黑、石墨、粘合劑等和成膏狀后在對輥機上壓制而成；負極為金屬鋰帶；隔膜層為聚丙烯與聚乙烯復合膜；電解液為LiClO
文檔編號H01M4/02GK1588681SQ20041005696
公開日2005年3月2日 申請日期2004年10月13日 優(yōu)先權日2004年10月13日
發(fā)明者劉建華, 楊建鋒, 何獻文 申請人:惠州市德賽能源科技有限公司