專利名稱：一種超薄鋰錳聚合物電池及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋰錳聚合物電池，更具體地說(shuō)，它涉及用于有源識(shí)別卡等使用的 一種超薄鋰錳聚合物電池；本發(fā)明還涉及上述鋰錳聚合物電池的加工方法。
背景技術(shù)：
目前，傳統(tǒng)的軟包裝鋰錳聚合物電池，其正極耳是直接將鋁帶焊接在電池正極板 的集流體鋁箔上形成，而負(fù)極耳也是直接將鎳帶焊接在電池負(fù)極板的集流體銅箔上形成。 這種工藝結(jié)構(gòu)由于存在焊接工藝、一方面存在焊接質(zhì)量穩(wěn)定性控制問(wèn)題，另一方面由于焊 接點(diǎn)的存在，使電池整體的極限厚度很難做到小于0. 6mm。隨著各種識(shí)別卡(如各種IC智 能卡、身份證、銀行卡和有源智能標(biāo)簽)的普及，具有更好防偽效果的有源識(shí)別卡是目前開 發(fā)的重點(diǎn)技術(shù)，但由于電池厚度的限制，成為行業(yè)發(fā)展的瓶頸。另外，在一次性鋰錳電池的加工時(shí)，通常采用壓膜法制備Mn02正極，是將正極活 性物質(zhì)二氧化錳、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑聚四氟乙烯按照一定的比例混合，攪拌成凝膠狀，然后在 雙輥軋膜機(jī)上輥壓，使得粘結(jié)劑聚四氟乙烯的須狀結(jié)構(gòu)充分延展開。為了保證正極活性物 質(zhì)粘結(jié)牢固，必須提高粘結(jié)劑的含量。這樣由于粘結(jié)劑的電阻率很大，增加了電極的內(nèi)阻， 不利于提高電極輸出電流密度，而且正極活性物質(zhì)所占比例下降影響了電池的容量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超薄、質(zhì)量穩(wěn)定、電池 電性能較好、加工方便的一種超薄鋰錳聚合物電池。本發(fā)明要解決的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種加工上述鋰錳聚合物電池的方法。本發(fā)明的前一技術(shù)方案是這樣的一種超薄鋰錳聚合物電池，包括電池本體，電池 本體是由正極、負(fù)極、隔膜和外包裝膜，其中所述的正極是由集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑 和粘結(jié)劑組成，正極的厚度為o. 03mm 0. 25mm,正極的極耳由集流體鋁箔在外包裝膜外的 延伸部并復(fù)合聚丙烯或聚乙烯組成；所述的負(fù)極由金屬鋰片和鎳帶或銅帶或鋼帶組成，負(fù) 極的極耳由鎳帶或銅帶或鋼帶在外包裝膜外的延伸部并復(fù)合聚丙烯或聚乙烯組成；電池的 整體厚度在0. 2mm 0. 5mm之間。進(jìn)一步的，上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的正極中集流體鋁箔的厚度 為0.010mm 0. 050mm，二氧化錳的重量比為80% 95% ；導(dǎo)電劑的重量比為 10% ； 粘結(jié)劑的重量比為 10%。上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的導(dǎo)電劑為乙訣黑或?qū)щ娞己诨驅(qū)щ娛?墨或碳納米管的其中一種或它們的組合；所述的粘接劑為PVDF。上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的電池本體為方形，正極的極耳和負(fù)極 的極耳位于電池本體的同一側(cè)邊上，在該側(cè)邊上還設(shè)有支承體，該支承體的一邊與外包裝 膜固定連接。上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的電池本體為方形，正極的極耳和負(fù)極的極耳位于電池本體的不同側(cè)邊上，在設(shè)有極耳的側(cè)邊上還設(shè)有支承體，該支承體的一邊 與外包裝膜固定連接。上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的支承體是由外包裝膜在密封結(jié)合部的 其中一面膜材向外延伸而成。上述的一種超薄鋰錳聚合物電池中，所述的電池正極的極耳和電池負(fù)極的極耳分 別與支承體粘結(jié)。本發(fā)明的后一技術(shù)方案是這樣的一種超薄鋰錳聚合物電池的加工方法，包括下 述步驟(1)按配比將二氧化錳、粘合劑、導(dǎo)電劑和溶劑混合均勻，均勻涂布在集流體鋁箔 表面，分切后留出極耳，極耳部分表面經(jīng)表面處理后與PP或PE熱復(fù)合，整個(gè)正電極片經(jīng)烘 干后備用；(2)鎳帶或銅帶或鋼帶經(jīng)表面處理后與PP或PE熱復(fù)合，然后與鋰片鉚合；(3)將 外包裝膜、鋰片、隔膜、正電極片依次疊片后頂封、注電解液、經(jīng)真空封裝后成型即得。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)(1)正極活性物質(zhì)通過(guò)涂布方式設(shè)置在集流體鋁箔上，比傳統(tǒng)鋰離錳電池的壓膜 方式更均勻、更穩(wěn)定、更牢固，厚度可以做得更薄；采用涂布法，在正極活性物質(zhì)的粒度D50 < 20 ym后，獲得的電極成型性好，電極厚度可減小到200 ym以下。采用涂布法制備的電 極比壓膜法制備的電極在電性能上最大輸出功率提高1倍以上，電極活性物質(zhì)在較大電流 放電情況下利用率提高30 %以上。(2)作為正極的集流體鋁箔，利用其未涂布的部分延伸做為導(dǎo)電用的極耳，并復(fù)合 塑料膜，與傳統(tǒng)的工藝相比減少焊接，大大降低了厚度，不但提高了生產(chǎn)效率，也保證電池 的厚度可以做得更薄，使電池的整體厚度小于0. 5mm。(3)因?yàn)槎趸i的導(dǎo)電性差，本發(fā)明正極中采用的導(dǎo)電劑是乙炔黑、導(dǎo)電碳黑或 導(dǎo)電石墨或碳納米管幾種混合體，確保電池的導(dǎo)電性，提高電池的大功率放電能力。(4)本發(fā)明使用的粘接劑是PVDF(聚偏四氟乙烯)，而傳統(tǒng)的鋰錳電池用的是 PTFE(聚四氟乙烯)乳液。由于PTFE的分子量比PVDF小，粘結(jié)性比PVDF差，耐有機(jī)電解液 的溶解性也比PVDF差，因而用PVDF做為粘接劑的電池性能穩(wěn)定和儲(chǔ)存性能比PTFE好。


下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任 何限制。圖1是本發(fā)明具體實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的俯視圖；圖3是圖1中A向局部放大示意圖；圖4是本發(fā)明具體實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4的俯視圖；圖6是圖4中B向局部放大示意圖；圖7是本發(fā)明具體實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的俯視圖；圖9是圖7中C向局部放大示意圖；圖10是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
圖中電池正極1、電池負(fù)極2、隔膜3、外包裝膜4、支承體5。
具體實(shí)施例方式參閱圖10所示，本發(fā)明的工藝流程分為三步⑴正極制備、(2)負(fù)極制備和(3) 疊片組合成型，現(xiàn)對(duì)各工序詳述如下(1)正極制備按配比將二氧化錳、粘合劑、導(dǎo)電劑和溶劑混合均勻，并在真空環(huán) 境下去除氣泡，各種固體原料的粒度應(yīng)小于20 ym，以保證涂布的厚度不超過(guò)lSOym，然后 利用涂布機(jī)將混合料均勻涂布在集流體鋁箔表面，并留出極耳部分不涂布，涂布后進(jìn)行碾 壓，以使正極的厚度均勻一致，然后再進(jìn)行分切處理，分切時(shí)要留出極耳，將極耳部分進(jìn)行 表面處理，主要是利用清洗溶劑(丙酮)進(jìn)行清洗，然后再經(jīng)蒸餾水清洗后烘干，以保證極 耳與塑料膜(目前主要采用的是PP或PE膜)的復(fù)合強(qiáng)度，然后在專用的機(jī)器(平壓機(jī)) (設(shè)定溫度在190°C、氣壓在1個(gè)大氣壓，時(shí)間為30秒)進(jìn)行熱復(fù)合，最后將正電極片烘干 后備用。(2)負(fù)極制備鎳帶或銅帶或鋼帶經(jīng)表面處理，表面處理同樣是利用清洗溶劑(丙 酮)進(jìn)行清洗，然后再經(jīng)蒸餾水清洗后烘干，以保證極耳與塑料膜(目前主要采用的是PP 或PE膜)的復(fù)合強(qiáng)度，然后在專用的機(jī)器(平壓機(jī))(設(shè)定溫度在190°C、氣壓在1個(gè)大氣 壓，時(shí)間為30秒)進(jìn)行熱復(fù)合，復(fù)合PP或PE后，與鋰片鉚合成整體。(3)按傳統(tǒng)軟包裝鋰錳電池加工方法，將外包裝膜、鋰片、隔膜、正電極片依次疊片 后頂封、注入鋰錳電池常用的電解液、經(jīng)真空封裝后成型即得。實(shí)施例1參閱圖1至3所示，本發(fā)明的一種超薄鋰錳聚合物電池，包括電池本體，電池本體 是正極1、負(fù)極2、隔膜3和外包裝膜4，正極是由10 ym集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑和粘 結(jié)劑組成，正極的厚度為0. 1mm,相當(dāng)于涂布輥壓后厚度為90 y m ；本實(shí)施例中的正極1的極 耳由集流體鋁箔在外包裝膜4外的延伸部并復(fù)合聚丙烯組成；負(fù)極2由金屬鋰片和鎳帶組 成，負(fù)極2的極耳由鎳帶在外包裝膜4外的延伸部并復(fù)合聚丙烯組成；電池的整體厚度約為 0. 30mm ；本實(shí)施例中二氧化錳的重量比為80% ；導(dǎo)電劑的重量比為10% ；粘結(jié)劑的重量比 為10%，其中導(dǎo)電劑又是由乙訣黑25%、導(dǎo)電碳黑25%、導(dǎo)電石墨25%和碳納米管25%混 合而成；粘接劑為PVDF。本實(shí)施例中的電池本體為長(zhǎng)方形體，正極1的極耳和負(fù)極2的極 耳位于電池本體的同側(cè)邊上，在該側(cè)邊上還設(shè)有支承體5，支承體5是由外包裝膜4在密封 結(jié)合部的其中一面膜材向外延伸而成，電池正極1的極耳和電池負(fù)極2的極耳分別與支承 體5粘結(jié)，這樣可以有效防止極耳在加工中發(fā)生斷裂；本實(shí)施例中的電池正極1的極耳長(zhǎng)度 為10mm，寬度為2mm ；電池負(fù)極2的極耳長(zhǎng)度為10mm，寬度為2mm。實(shí)施例2參閱圖4至圖6所示，本發(fā)明的包括正極1、負(fù)極2、隔膜3和外包裝膜4，正極是 由50i!m集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，正極的厚度為0. 2mm，相當(dāng)于涂布輥 壓后厚度為150 pm;本實(shí)施例中的正極1的極耳由集流體鋁箔在外包裝膜4外的延伸部并 復(fù)合聚乙烯組成；負(fù)極2由金屬鋰片和銅帶組成，負(fù)極2的極耳由銅帶在外包裝膜4外的 延伸部并復(fù)合聚乙烯組成；電池的整體厚度約為0. 50mm ；本實(shí)施例中二氧化錳的重量比為 95% ；導(dǎo)電劑的重量比為4% ；粘結(jié)劑的重量比為1%，其中導(dǎo)電劑又是由乙訣黑50%、導(dǎo)電
5碳黑25%、導(dǎo)電石墨25%混合而成；粘接劑為PVDF。本實(shí)施例的電池本體為長(zhǎng)方形體，正 極1的極耳和負(fù)極2的極耳位于電池本體的左、右兩側(cè)邊上；本實(shí)施例中的電池正極1的極 耳長(zhǎng)度為20mm，寬度為5mm ；電池負(fù)極2的極耳長(zhǎng)度為20mm，寬度為5mm。實(shí)施例3參閱圖7至圖9所示，本發(fā)明的一種超薄鋰錳聚合物電池，包括正極1、負(fù)極2、隔 膜3和外包裝膜4，正極是由30 y m集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，正極的厚 度為0. 18mm，相當(dāng)于涂布輥壓后厚度為150 y m ；本實(shí)施例中的正極1的極耳由集流體鋁箔 在外包裝膜4外的延伸部并復(fù)合聚丙烯組成；負(fù)極2由金屬鋰片和鋼帶組成，負(fù)極2的極耳 由鋼帶在外包裝膜4外的延伸部并復(fù)合聚丙烯組成；電池的整體厚度約為0. 40mm ；本實(shí)施 例中二氧化錳的重量比為90% ；導(dǎo)電劑的重量比為8% ；粘結(jié)劑的重量比為2%，其中導(dǎo)電 劑又是由導(dǎo)電碳黑30%、導(dǎo)電石墨30%和碳納米管40%混合而成；粘接劑為PVDF。本實(shí)施 例的電池本體為長(zhǎng)方形體，正極1的極耳和負(fù)極2的極耳位于電池本體的左、右兩側(cè)邊上， 在電池本體的左、右側(cè)邊上還分別設(shè)有支承體5，支承體5是由外包裝膜4在密封結(jié)合部的 其中一面膜材向外延伸而成，延伸的距離約為5mm，電池正極1的極耳和電池負(fù)極2的極耳 分別與支承體5粘結(jié)，這樣可以有效防止極耳在加工中發(fā)生斷裂；本實(shí)施例中的電池正極1 的極耳長(zhǎng)度為6mm，寬度為3mm ；電池負(fù)極2的極耳長(zhǎng)度為6mm，寬度為3mm。實(shí)驗(yàn)例1本發(fā)明鋰錳聚合物電池最大輸出功率采用實(shí)施例1的方案，加工聚合物電池10件，測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。表1本發(fā)明電池的放電性能 實(shí)施例2本發(fā)明鋰錳電池與傳統(tǒng)鋰錳電池放電能力比較采用實(shí)施例2的技術(shù)方案加工聚合物電池10件，與傳統(tǒng)鋰錳聚合物電池進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。表2本發(fā)明和傳統(tǒng)二氧化錳電極在14mA/cm2的放電
權(quán)利要求
一種超薄鋰錳聚合物電池，包括電池本體，電池本體是由正極(1)、負(fù)極(2)、隔膜(3)和外包裝膜(4)，其特征在于，所述的正極(1)是由集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，正極(1)的厚度為0.03mm～0.25mm，正極(1)的極耳由集流體鋁箔在外包裝膜(4)外的延伸部并雙面復(fù)合塑料膜組成；所述的負(fù)極(2)由金屬鋰片和鎳帶或銅帶或鋼帶組成，負(fù)極(2)的極耳由鎳帶或銅帶或鋼帶在外包裝膜(4)外的延伸部并雙面復(fù)合塑料膜組成；電池的整體厚度在0.2mm～0.5mm之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的正極(1)中集 流體鋁箔的厚度為0. 010mm 0. 050mm，二氧化錳的重量比為80% 95% ；導(dǎo)電劑的重量 比為 10% ；粘結(jié)劑的重量比為 10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的導(dǎo)電劑為 乙訣黑或?qū)щ娞己诨驅(qū)щ娛蛱技{米管的其中一種或它們的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的粘接劑為 PVDF。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的電池本體為 方形，正極(1)的極耳和負(fù)極(2)的極耳位于電池本體的同一側(cè)邊上，在該側(cè)邊上還設(shè)有支 承體(5)，該支承體(5)的一邊與外包裝膜(4)固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的電池本體為 方形，正極(1)的極耳和負(fù)極(2)的極耳位于電池本體的不同側(cè)邊上，在設(shè)有極耳的側(cè)邊上 還設(shè)有支承體(5)，該支承體(5)的一邊與外包裝膜(4)固定連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的支承體(5)是由外包裝膜(4)在密封結(jié)合部的其中一面膜材向外延伸而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的電池正極 (1)的極耳和電池負(fù)極(2)的極耳分別與支承體(5)粘結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種超薄鋰錳聚合物電池，其特征在于，所述的電池正極(1) 的極耳和電池負(fù)極(2)的極耳分別與支承體(5)粘結(jié)。
10.權(quán)利要求1至9任一所述超薄鋰錳聚合物電池的加工方法，其特征在于包括下述步 驟(1)按配比將二氧化錳、粘合劑、導(dǎo)電劑和溶劑混合均勻，均勻涂布在集流體鋁箔表面， 分切后留出極耳，極耳部分表面經(jīng)表面處理后與PP或PE熱復(fù)合，整個(gè)正電極片經(jīng)烘干后備 用；(2)鎳帶或銅帶或鋼帶經(jīng)表面處理后與PP或PE熱復(fù)合，然后與鋰片鉚合；(3)將外包裝 膜、鋰片、隔膜、正電極片依次疊片后頂封、注電解液、經(jīng)真空封裝后成型即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超薄鋰錳聚合物電池及其加工方法，屬于鋰錳電池技術(shù)，其技術(shù)方案包括正極、負(fù)極、隔膜和外包裝膜，其中所述的正極是由集流體鋁箔、二氧化錳、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成，正極的厚度為0.03mm～0.2mm，正極的極耳由集流體鋁箔在外包裝膜外的延伸部并復(fù)合聚丙烯或聚乙烯組成；所述的負(fù)極由金屬鋰片和鎳帶或銅帶或鋼帶組成，負(fù)極的極耳由鎳帶或銅帶或鋼帶在外包裝膜外的延伸部并復(fù)合聚丙烯或聚乙烯組成；電池的整體厚度在0.3mm～0.5mm之間；加工方法包括(1)正極制備、(2)負(fù)極制備和(3)疊片組合成型；本發(fā)明解決了傳統(tǒng)聚合物電池厚度厚的技術(shù)難題，對(duì)各種有源識(shí)別卡的推廣具有重要意義。
文檔編號(hào)H01M4/62GK101867059SQ20101018812
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月25日
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