大容量Li-FeS2軟包裝方形單體電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種大容量Li-FeS2軟包裝方形單體電池，包括單體電池殼，其特點(diǎn)是：所述單體電池殼為熱封方形極板組的鋁塑膜，所述方形極板組為將復(fù)數(shù)片F(xiàn)eS2正極活性物質(zhì)大功率方形包膜正極板和比方形包膜正極板多一片的夾層式鋰箔方形包膜負(fù)極板間隔捆緊構(gòu)成；包膜正極板中引出正極引出片，包膜負(fù)極板中引出負(fù)極引出片。本實(shí)用新型由于采用了重量更輕的鋁塑膜作為單體電池殼體，引出正極引出片和負(fù)極引出片后，將方形包膜正極板和方形包膜負(fù)極板熱合封裝在單體電池殼體中，注電解液后抽真空密封；本實(shí)用新型尤其適用于薄形規(guī)則空間，便于制作和使用，并且大大提高了單體電池的體積和重量比能量。
【專利說明】大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰系列一次電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池。
[0002]目前，L1-FeS2 (鋰-二硫化鐵電池)是低壓鋰一次電池中綜合性能最好的電池之一，具有如下優(yōu)點(diǎn):⑴放電電壓高且較平穩(wěn)；⑵放電容量大，如AA型電池以200mA放電至1.0V的平均放電容量為2900mAh ;(3)比功率高，可以大電流放電，如AA型電池最大可以
2.0A放電電流連續(xù)放電；⑷在同型號電池產(chǎn)品中，重量最輕，如AA型鋰-二硫化鐵電池的重量約為14.5g ;(5)工作溫度范圍廣，可在-40°C?60°C下工作，其中低溫性能尤其突出；(6)高溫貯存性能良好，可在60°C溫度下貯存；(7)有良好的防漏液性能；(8)貯存壽命長，在常溫下可貯存10年；(9)電池?zé)o汞、無鎘、無鉛，符合環(huán)保要求。但是，由于鋰不適于電導(dǎo)率高的水溶劑電解夜(鋰與水相遇會有激烈反應(yīng))，既為常溫型用非水系電解液的鋰電池，不僅放電性能低，正常使用在0.1C以下，而且單體電池容量小，目前為IOAh以下，不能作為大容量電池滿足動力型產(chǎn)品的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種是用于薄形規(guī)則空間，并且體積比能量和重量比能量高，理論容量可達(dá)lOOOAh、放電倍率可達(dá)0.03C，密封性好，便于制作和使用的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池。
[0004]本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0005]大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池,包括單體電池殼,其特點(diǎn)是:所述單體電池殼為熱封方形極板組的鋁塑膜，所述方形極板組為將復(fù)數(shù)片F(xiàn)eS2正極活性物質(zhì)大功率方形包膜正極板和比方形包膜正極板多一片的夾層式鋰箔方形包膜負(fù)極板間隔捆緊構(gòu)成；每片方形包膜正極板上引出一條正極板導(dǎo)耳、每片方形包膜負(fù)極板上引出一條負(fù)極板導(dǎo)耳；全部正極板導(dǎo)耳固裝于一正極引出片一端、正極引出片另一端置于單體電池殼外部；全部負(fù)極板導(dǎo)耳固裝于一負(fù)極引出片一端、負(fù)極引出片另一端置于單體電池殼外部。
[0006]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施:
[0007]所述正極引出片和負(fù)極引出片上均制有固體密封膠。
[0008]所述方形包膜正極板中正極板包括作為正極集流體基體的鋁箔和輥壓在鋁箔兩面的正極材料。
[0009]所述正極材料包括FeS2活性物質(zhì)，SP、VGCF,乙炔黑、石墨中的一種或復(fù)數(shù)種導(dǎo)電齊IJ，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復(fù)數(shù)種粘合劑混合構(gòu)成的混合物。
[0010]所述方形包膜負(fù)極板中的負(fù)極板包括壓制成一體的兩片方形鋰箔和兩片方形鋰箔之間的方形沖孔鎳箔。
[0011]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0012]1、本實(shí)用新型由于將方形包膜正極板熱封在重量更輕的作為單體電池殼體的鋁塑膜中，不僅適用于薄形的規(guī)則空間，便于制作和使用，并且大大提高了單體電池的體積和重量比能量。
[0013]2、本實(shí)用新型方形包膜正極板中的正極集流體基體采用柔性鋁箔，將FeS2活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘合劑制備出的正極糊狀物，均勻涂布、烘干、滾壓在鋁箔兩面；包膜負(fù)極板中的負(fù)極板采用作為負(fù)極集流體的沖孔鎳箔置于兩鋰箔負(fù)極片之間壓制成一體的結(jié)構(gòu)，不僅較小了正、負(fù)極板的厚度，增加了正、負(fù)極板的片數(shù)，加強(qiáng)了正極導(dǎo)電性能，大幅提高了電池的理論容量，可達(dá)lOOOAh，放電倍率可達(dá)0.1C以上，能夠廣泛應(yīng)用于規(guī)則空間的動力型產(chǎn)品中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池主視示意圖；
[0015]圖2是圖1的左視內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是圖1的俯視示意圖。
[0017]其中，7-正極引出片，8-負(fù)極引出片，9-單體電池殼體，10-方形包膜負(fù)極板，11-方形包膜正極板，12-正極板導(dǎo)耳，13-負(fù)極板導(dǎo)耳。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為能進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖1-3詳細(xì)說明如下:
[0019]大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，包括單體電池殼。
[0020]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)包括:
[0021]所述單體電池殼為熱封方形極板組的鋁塑膜，所述方形極板組為將復(fù)數(shù)片F(xiàn)eS2正極活性物質(zhì)大功率方形包膜正極板和比方形包膜正極板多一片的夾層式鋰箔方形包膜負(fù)極板間隔捆緊構(gòu)成；每片方形包膜正極板上引出一條正極板導(dǎo)耳、每片方形包膜負(fù)極板上引出一條負(fù)極板導(dǎo)耳；全部正極板導(dǎo)耳固裝于一正極引出片一端、正極引出片另一端置于單體電池殼外部；全部負(fù)極板導(dǎo)耳固裝于一負(fù)極引出片一端、負(fù)極引出片另一端置于單體電池殼外部。
[0022]本實(shí)用新型的創(chuàng)新點(diǎn)還包括:
[0023]所述正極引出片和負(fù)極引出片上均制有固體密封膠；所述方形包膜正極板中正極板包括作為正極集流體基體的鋁箔和輥壓在鋁箔兩面的正極材料；所述正極材料包括FeS2活性物質(zhì)，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一種或復(fù)數(shù)種導(dǎo)電劑，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復(fù)數(shù)種粘合劑混合構(gòu)成的混合物；所述方形包膜負(fù)極板中的負(fù)極板包括壓制成一體的兩片方形鋰箔和兩片方形鋰箔之間的方形沖孔鎳箔。
[0024]實(shí)施例:
[0025]制作大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池
[0026]⑴制作軟包裝方形包膜正極板
[0027]選用方形鋁箔，在鋁箔的上邊靠近一端裁出一條形體，即形成正極集流體和正極板導(dǎo)耳12，用耐高溫膠帶包住正極板導(dǎo)耳；
[0028]稱取90wt%的FeS2作為正極活性物質(zhì)，稱取含量為1.6wt%的聚偏氟乙烯(PVDF)液體作為粘合劑，稱取6.3wt%的乙炔黑和1.8wt%的石墨作為導(dǎo)電劑，將稱取的正極活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑混合作為正極混合物，其中正極干態(tài)混合物中粘合劑的重量含量為
4.1%;向正極混合物中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)并用攪拌機(jī)制備出正極糊狀物，N-甲基吡咯烷酮(NMP)在正極糊狀物中的重量百分比含量為45% ;用涂布機(jī)將正極糊狀物均勻涂布在鋁箔兩面，置于100°C的鼓風(fēng)干燥箱中烘干12h以上，取出自然冷卻后用輥壓機(jī)壓至0.9mm厚,裁成帶正極板導(dǎo)耳的方形正極板；將方形正極板置于鼓風(fēng)干燥箱中，100°C條件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，10(TC條件下烘干48h以上；方形正極板在相對濕度(1%的環(huán)境中自然冷卻至25°C室溫，包上一層聚丙烯無紡布作為隔膜，去掉正極板導(dǎo)耳上的耐高溫膠帶，露出正極板導(dǎo)耳，完成軟包裝方形包膜正極板11的制作過程；
[0029]⑵制作軟包裝方形包膜負(fù)極板
[0030]將作為負(fù)極片的0.35mm厚鋰箔和作為負(fù)極集流體的0.1mm厚沖孔鎳箔分別裁制成與正極集流體尺寸相同的方形片，沖孔鎳箔上邊靠近一端焊接一條形鎳箔作為負(fù)極板導(dǎo)耳13，用耐高溫膠帶包住負(fù)極板導(dǎo)耳；負(fù)極集流體置于兩負(fù)極片之間，用油壓機(jī)將兩負(fù)極片和負(fù)極集流體壓制成一體，制成0.75mm厚的方形負(fù)極板；在方形負(fù)極板外包一層噴涂有氧化鋁的PP/PE/PP復(fù)合膜作為隔膜，去掉負(fù)極板導(dǎo)耳上的耐高溫膠帶，露出負(fù)極板導(dǎo)耳，完成軟包裝方形包膜負(fù)極板10的制作過程；
[0031 ] ⑶裝配大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池
[0032]選用封有固體膠的鋁板條作為正極引出片7、選用封有固體膠的鎳板條作為負(fù)極引出片8 ;分別去掉正極引出片和負(fù)極引出片一端的固體膠；將60片方形包膜正極板和61片方形包膜負(fù)極板間隔整齊疊放，正極板導(dǎo)耳和負(fù)極板導(dǎo)耳相對放置，將全部正極板導(dǎo)耳與正極引出片去掉固體膠的一端焊接成一體；全部負(fù)極板導(dǎo)耳與負(fù)極引出片去掉固體膠的一端焊接成一體；用膠帶將方形包膜正極板和方形包膜負(fù)極板捆緊構(gòu)成方形極板組，膠帶外包一層耐高溫的聚酰亞胺膜后，用熱合機(jī)將方形極板組熱封在鋁塑膜中，熱封后的鋁塑膜即成為方形單體電池殼體9，密封后的部分正極引出片和負(fù)極引出片露在方形單體電池殼體外面，形成干態(tài)方形單體電池；通過真空注液將ImoVlLiCF3SO3的PC+DME+D0L (體積比1:1:1)的電解液注入到干態(tài)方形單體電池中，經(jīng)陳化后密封；在電池正極引出片和負(fù)極引出片之間并聯(lián)一只二極管(圖中未標(biāo)注)后，正極引出片和負(fù)極引出片上均勻涂覆耐堿的環(huán)氧樹脂膠，完成如圖1-圖3所示大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池的制作過程。
[0033]電池電性能測試:
[0034]經(jīng)測試，制成的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池容量可達(dá)lOOOAh、高倍率放電的放電倍率可達(dá)0.1C以上；將大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池以30A放電33h，放電電壓截止IV，放電容量達(dá)90%，重量比能量達(dá)430Wh/kg。
[0035]盡管上面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，包括單體電池殼，其特征在于:所述單體電池殼為熱封方形極板組的鋁塑膜，所述方形極板組為將復(fù)數(shù)片F(xiàn)eS2正極活性物質(zhì)大功率方形包膜正極板和比方形包膜正極板多一片的夾層式鋰箔方形包膜負(fù)極板間隔捆緊構(gòu)成；每片方形包膜正極板上引出一條正極板導(dǎo)耳、每片方形包膜負(fù)極板上引出一條負(fù)極板導(dǎo)耳；全部正極板導(dǎo)耳固裝于一正極引出片一端、正極引出片另一端置于單體電池殼外部；全部負(fù)極板導(dǎo)耳固裝于一負(fù)極引出片一端、負(fù)極引出片另一端置于單體電池殼外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，其特征在于:所述正極引出片和負(fù)極引出片上均制有固體密封膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，其特征在于:所述方形包膜正極板中正極板包括作為正極集流體基體的鋁箔和輥壓在鋁箔兩面的正極材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，其特征在于:所述正極材料包括FeS2活性物質(zhì)，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一種或復(fù)數(shù)種導(dǎo)電劑，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一種或復(fù)數(shù)種粘合劑混合構(gòu)成的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大容量L1-FeS2軟包裝方形單體電池，其特征在于:所述方形包膜負(fù)極板中的負(fù)極板包括壓制成一體的兩片方形鋰箔和兩片方形鋰箔之間的方形沖孔鎳箔。
【文檔編號】H01M2/02GK203644827SQ201320733361
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】陳雪梅, 王興賀, 馮建君, 陳笛 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所