一種新型可循環(huán)充放電的3v鋰離子電池及制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電池工藝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型可循環(huán)充放電的3V鋰離子電 池及制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 3V電池廣泛應(yīng)用于各類儀器儀表、計算機主板、移動通信、血糖測試儀、耳溫槍、遙 控器以及其他家用電子電器產(chǎn)品。隨著科技的進步和環(huán)保的要求，人們需要高能、環(huán)保、安 全的化學電源產(chǎn)品滿足生產(chǎn)生活的需求。
[0003] 目前，在這些領(lǐng)域中普遍使用的3V電池主要有三種。一種是傳統(tǒng)的一次性電池 (如普通干電池、堿性電池)，其工作電壓一般為1.5V，在使用過程中，將兩只電池串聯(lián)組成 3V電池使用。第二種是一次性鋰-二氧化錳電池，該電池以金屬鋰片為負極，工作電壓為 3V，能量較高，但是金屬鋰有相當高的化學活性，使用過程中可能會產(chǎn)生爆炸等的安全問 題。以上兩種均為一次性電池，無法進行充電循環(huán)使用，造成資源的極大浪費。第三種為3V 電池為二次電池（即可重復充放電使用）；一般是指以磷酸鐵鋰材料為正極、石墨為負極的 鋰離子電池，使用電壓范圍2.OV-3. 3V，循環(huán)使用2000次以上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種新型可循環(huán)充放電的3V鋰離子電池及制造工藝，能夠 滿足3V電池系列產(chǎn)品的應(yīng)用，該電池產(chǎn)品具有循環(huán)性能好、安全性能高、無污染、制作簡單 等優(yōu)點。
[0005] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案為： 一種新型可循環(huán)充放電的3V鋰離子電池，包括工作電壓為4. 5V-4. 7V的正極、工作電 壓為1. 55V的負極、電解液或聚合物電解質(zhì)、隔膜和鋼性外殼；正極和負極中間設(shè)置隔膜隔 開，正極、隔膜和負極卷成卷芯，卷芯設(shè)在鋼性外殼內(nèi)部； 所述的正極包括正極集流體、正極活性物質(zhì)層和正極引線，正極活性物質(zhì)層涂覆在正 極集流體上，正極集流體通過正極引線連接蓋帽，正極活性物質(zhì)層由正極活性物質(zhì)、正極活 性炭、正極導電劑和正極粘結(jié)劑組成；正極活性物質(zhì)采用尖晶石型高電壓鎳-錳二元正極 材料鎳錳酸鋰LiNia5Mn, 504，正極粘結(jié)劑采用聚偏氟乙烯和丁苯橡膠的混合物，正極導電劑 采用乙炔黑和科琴黑碳纖維的混合物； 所述的負極包括負極集流體、負極活性物質(zhì)層和負極引線，負極活性物質(zhì)層涂覆在負 極集流體上，負極集流體通過負極引線連接鋼性外殼，負極活性物質(zhì)層由負極活性物質(zhì)、 負極導電劑和負極粘結(jié)劑組成；所述的負極活性物質(zhì)采用氧化鈦鋰，負極導電劑采用乙炔 黑和科琴黑碳纖維的混合物，負極粘結(jié)劑采用CMC.SBR、丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂和尼龍的混合 物； 所述電解液溶質(zhì)采用LiPF6，溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液體 電解液； 所述的隔膜采用多孔質(zhì)的高分子聚乙稀薄膜。
[0006] 所述的正極集流體采用A1，負極集流體采用Cu。
[0007] 所述的新型可循環(huán)充放電的3V鋰離子電池的制造工藝，：包括以下步驟： 步驟A:對正極物質(zhì)層和負極物質(zhì)層所需材料進行配料 正極物質(zhì)層所需粉料按照以下質(zhì)量比配方進行稱重：正極活性物質(zhì)94. 93%、正極活性 炭0. 32%、正極導電劑2. 85%和正極粘結(jié)劑1. 90% ; 負極物質(zhì)層所需粉料按照以下質(zhì)量比配方進行稱重：負極活性物質(zhì)92%、負極導電劑 2. 5%和負極粘結(jié)劑5. 5% ; 步驟B:烘烤，除水，制作漿料 對步驟A中每一種粉料分別進行烘烤，除去水分；再將正極物質(zhì)層所需的粉料與有機 溶劑NMP混合，一同放入雙行星混合設(shè)備進行均勻攪拌，混合為正極漿料；將負極物質(zhì)層 所需的粉料與去離子水，一同放入雙行星混合設(shè)備進行均勻攪拌，混合為負極漿料，配料完 成； 步驟C:過篩處理 將步驟A中得到的正極漿料和負極漿料分別通過篩網(wǎng)進行過篩處理，除去顆粒物； 步驟D:涂布處理 將步驟B中過篩過的液體正極衆(zhòng)料或者負極衆(zhòng)料，對應(yīng)均勻涂布在正極集流體或者負 極集流體上，正極集流體和負極集流體均兩面涂布，且兩面密度一致； 步驟E:再次烘烤 將涂布好的正極集流體和負極集流體放入真空烤箱烘烤，烘烤參數(shù)為：溫度110°，烘 烤時間12h，烘烤目的是除去正極集流體上的有機溶劑NMP，除去負極集流體上的去離子 水； 步驟F:極耳焊接 將步驟C中涂布后的正極集流體或者負極集流體上對應(yīng)焊接正極耳或者負極耳，正極 耳即為正極引線，負極耳即為負極引線； 步驟G:將步驟D中的產(chǎn)物貼膠、除塵； 步驟H:卷繞 通過自動卷繞機將正極和負極卷起來或者疊加起來，正極和負極中間用隔膜隔開，構(gòu) 成卷芯； 步驟I:入殼 將卷好的卷芯放到鋼性外殼里面，鋼性外殼底部加一個下絕緣墊片，頂部加一個上絕 緣墊片，防止短路； 步驟J:點底 通過儲能焊接機器將負極耳焊接到鋼性外殼底部； 步驟K:卷芯烘烤 將卷好的卷芯放在溫度80°的真空烘箱進行真空烘烤，烘烤時間12小時，除去水分； 步驟L:注液 用注液機器對烘烤完畢的電芯進行注液，液體就是電解液； 步驟M:點蓋帽 將正極耳焊接到蓋帽上，蓋帽是正極上面一個防爆裝置，與鋼性外殼接觸且密封； 步驟N:封口 將蓋帽和鋼性外殼上部通過封口機器進行封口，制作完成。
[0008] 本發(fā)明使用鋰鎳錳氧化物作為正極活性物質(zhì)制造正極，并用一種有機溶劑（N-甲 級吡咯烷酮）和粘結(jié)劑（聚偏二氟乙烯）或聚四氟乙烯乳液與正極材料用超聲分散設(shè)備混 合均勻，涂覆在鋁箔表面烘干制作成正極片；使用氧化鈦鋰為負極活性物質(zhì)制造負極，使用 鋁帶焊接在鋁箔上，用一種有機溶劑（N-甲級吡咯烷酮）和粘結(jié)劑（聚偏二氟乙烯）與負極 材料用超聲分散設(shè)備混合均勻，涂覆在鋁箔表面制作成負極片；使用鋁鎳復合帶焊接在鋁 箔上。由于正極活性物質(zhì)的工作電壓為4.5-4.7￥(^1^/1^+)，負極活性物質(zhì)工作電壓 為1. 55V左右（vsLi/Li+)，使用正負極片組裝的鋰離子電池電壓為3. 0V左右，工作電壓 2.OV-3. 0V，滿足3V電池系列產(chǎn)品的應(yīng)用；該電池產(chǎn)品具有循環(huán)性能好、安全性能高、無污 染等優(yōu)點，能滿足NX3V工作條件下使用要求，可完全替代3V-次性電池的應(yīng)用領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的工藝制作流程框圖A部分； 圖3為本發(fā)明的工藝制作流程框圖B部分。
【具體實施方式】
[0010] 如圖1、2和3所示，本發(fā)明包括包括工作電壓為4. 5V-4. 7V的正極1、工作電壓為 1. 55V的負極2、電解液或聚合物電解質(zhì)、隔膜4和鋼性外殼5 ;正極1和負極2中間設(shè)置隔 膜4隔開，正極1、隔膜4和負極2卷成卷芯，卷芯設(shè)在鋼性外殼5內(nèi)部； 所述的正極1包括正極集流體、正極活性物質(zhì)層和正極引線，正極活性物質(zhì)層涂覆在 正極集流體上，并通過正極集流體連接正極引線，正極活性物質(zhì)層由正極活性物質(zhì)、正極活 性炭、正極導電劑和正極粘結(jié)劑組成；正極活性物質(zhì)采用尖晶石型高電壓鎳-錳二元正極 材料鎳錳酸鋰LiNia5Mn, 504，正極粘結(jié)劑采用聚偏氟乙烯和丁苯橡膠的混合物，正極導電劑 采用乙炔黑和科琴黑碳纖維的混合物； 所述的負極2包括負極集流體、負極活性物質(zhì)層和負極引線3,負極活性物質(zhì)層涂覆在 負極集流體上，并通過負極集流體連接負極引線3，負極活性物質(zhì)層由負極活性物質(zhì)、負極 導電劑和負極粘結(jié)劑組成；所述的負極活性物質(zhì)采用氧化鈦鋰，負極導電劑采用乙炔黑和 科琴黑碳纖維的混合物，負極粘結(jié)劑采用CMC.SBR、丁苯橡膠、環(huán)氧樹脂和尼龍的混合物； 所述電解液溶質(zhì)采用LiPF6，溶劑為碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液體 電解液； 所述的隔膜4采用多孔質(zhì)的高分子聚乙稀薄膜。
[0011] 所述的正極集流體采用A1，負極集流體采用Cu。
[0012] 所述的新型可循環(huán)充放電的3V鋰離子電池的制造工藝，其特征在