專利名稱：正極集流體為多孔金屬的1.5v圓柱鋰二硫化鐵電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，尤其涉及一種正極集流體為 多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。
背景技術(shù)：
近年來，隨著電子技術(shù)的發(fā)展和世界各國對環(huán)境保護的日益重視，對化 學(xué)電源提出了更高的要求。傳統(tǒng)的堿性鋅錳電池，大電流高負(fù)載放電能力弱， 越來越不能滿足應(yīng)用的需要。圓柱鋰二硫化鐵電池是一種新型的1.5V電池， 正極活性物質(zhì)為二硫化鐵，負(fù)極采用金屬鋰或者鋰合金，工作電壓為L5V, 放電容量比同樣型號的堿錳電池髙，對環(huán)境無污染，具有大電流高負(fù)載放電 能力強的特點，主要是部分替代堿錳電池在高檔電器、重負(fù)載場合下的應(yīng)用。
現(xiàn)有的鋰二硫化鐵圓柱電池正極使用鋁箔作集流體，活性物質(zhì)涂覆或者 制成薄膜粘接在鋁箔上，它的不足之處是在放電過程中存在活性物質(zhì)膨脹、 脫落的問題，造成活性物質(zhì)不能充分利用，降低了電池的容量，影響了電池 的容量的一致性。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種正極活性物質(zhì)不膨脹、不脫落，正極活性物質(zhì) 利用充分,放電容量髙，正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，包括圓柱形的 殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有正極和負(fù)極，殼體內(nèi)填充有電解液，正極和負(fù)極之間帶 有隔膜，正極由集流體和正極材料組成，其特征是所述的正極集流體為多 孔金屬，多孔金屬選自發(fā)泡鎳、纖維鎳、發(fā)泡鐵、發(fā)泡銅、發(fā)泡鋁、發(fā)泡鈦、 燒結(jié)不銹鋼、燒結(jié)銅、沖孔鋼帶、編織鋁網(wǎng)、編織銅網(wǎng)、編織不銹鋼網(wǎng)、編 織鐵網(wǎng)、編織鎳網(wǎng)、鋁拉網(wǎng)和銅拉網(wǎng)之中的一種。
根據(jù)所述的正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，其特征
是
所述的正極材料由二硫化鐵和選自石墨、炭黑、鐵粉、銅粉、銀粉和鎳粉的一種或多種的導(dǎo)電劑，及選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯
酸酯和羧甲基纖維素的一種或多種的粘接劑組成； 所述的負(fù)極為金屬鋰、鋰鋁合金或鋰硅合金；
所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜，或具有微孔的聚乙烯(PE) 薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復(fù)合薄膜，或為聚丙烯氈，或為纖維的紙質(zhì)薄膜, 或為玻璃纖維；
所述的電解液為LiPF6、 LiC104、 LiBC408、 LiBF4、 Lil或LiCl溶解在
碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、 碳酸甲乙酯和Y-丁內(nèi)酯的一種溶液或者是混合溶液。
本發(fā)明的有益效果是鋰二硫化鐵圓柱電池的正極由于使用多孔金屬作 為集流體，該集流體具有大量空隙和骨架，骨架中填充二硫化鐵、導(dǎo)電劑、 粘接劑組成的正極材料，構(gòu)成正極，可以使活性物質(zhì)充分和集流體接觸，有 利于電子導(dǎo)電提高活性物質(zhì)利用率，并能夠抑制電池放電過程中出現(xiàn)的膨脹， 減少活性物質(zhì)脫落，從而增強了電池大電流放電能力，提髙了電池的放電容 量。而且有利于簡化電池的生產(chǎn)工藝，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明解決了電池放電過程中活性物質(zhì)脫落問題，提高了活性物質(zhì)利用 率，電池容量相應(yīng)的提高了。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖
和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案加以實現(xiàn)的， 一種正極集流體為多孔金屬骨 架的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，該電池包括圓柱的不銹鋼或者鍍鎳普通鋼的 殼體，殼體的上端是組合蓋帽，殼體內(nèi)設(shè)置有正極和負(fù)極，殼體內(nèi)填充有電 解液，正極和負(fù)極之間帶有隔膜。所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯(PP)薄 膜，或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復(fù)合薄膜，或為 聚丙烯氈，或為纖維的紙質(zhì)薄膜，或為玻璃纖維。所述的正極由集流體和填 充在其中的正極材料組成，正極材料由二硫化鐵和選自石墨、炭黑、鐵粉、 銅粉、銀粉和鎳粉的一種或多種的導(dǎo)電劑，及選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚 氧化乙烯、丙烯酸酯和羧甲基纖維素的一種或多種的粘接劑組成。所述的負(fù) 極為金屬鋰、鋰鋁合金或鋰硅合金。所述的電解液為LiPF6、 LiC104、 LiBC408、 LiBF4、 LiI或LiCl溶解在碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)、乙腈(AN)、 碳酸甲乙酯(EMC)和Y-丁內(nèi)酯(GBL)的一種溶液或者是混合溶液，其 特征在于，正極集流體為多孔金屬，所述的多孔金屬選自發(fā)泡鎳、纖維鎳、 發(fā)泡鐵、發(fā)泡銅、發(fā)泡鋁、發(fā)泡鈦、燒結(jié)不銹鋼、燒結(jié)銅、沖孔鋼帶、編織 鋁網(wǎng)、編織銅網(wǎng)、編織不銹鋼網(wǎng)、編織鐵網(wǎng)、編織鎳網(wǎng)、鋁拉網(wǎng)和銅拉網(wǎng)之 中的一種。
本發(fā)明的正極集流體多孔金屬優(yōu)選發(fā)泡鎳、纖維鎳、發(fā)泡銅、發(fā)泡鋁、 編織鋁網(wǎng)、編織銅網(wǎng)、編織不銹鋼網(wǎng)和編織鎳網(wǎng)之中的一種。本發(fā)明編織網(wǎng) 可以承載更多的活性物質(zhì)，而一般鋁網(wǎng)是拉網(wǎng)，承載量很小。 實施例l
將二硫化鐵粉末5g、石墨粉5g、聚氧化乙烯0.2g均勻混合，將該混合 物均勻地填入體積為300mmX1.0mmX105mm,孔隙率為83%的發(fā)泡鎳的 間隙中，之后用對輥機將該發(fā)泡鎳壓至0.18mm厚的薄板，然后裁成280mm X35X0.18mm的極片，在極片相應(yīng)的位置焊上鎳極耳，再將帶極耳極片放 入溫度為15(TC，壓力為lkPa的真空烘箱中，烘干12h，將帶極耳極片轉(zhuǎn)移 到相對濕度《1%的干燥環(huán)境中，作為正極待用。將壓好鎳極耳的尺寸為 290mm X 30mm X 0.5mm鋰帶負(fù)極、尺寸為330mm X 40mm X 0.025mm玻璃 纖維隔膜和正極依次放好，經(jīng)巻繞成圓柱體，將圓柱體置入圓柱的不銹鋼殼 內(nèi)，將鋰帶負(fù)極上的極耳和不銹鋼殼體用電阻焊，焊接在一起；將正極上的 極耳用電阻焊機焊接到殼體的上蓋上，向殼體內(nèi)再加入O.Sg的lMLiC104電 解液(溶劑比例PC25%wt; DME75%wt),蓋好殼體的上蓋，封口，得 到正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。
實施例2
將二硫化鐵粉末5g、石墨粉lg、質(zhì)量濃度為15%丙烯酸酯水溶液10g 均勻混合，將該混合物均勻地填入體積為300mmX1.0mmX105mm,孔隙率 為95V。的發(fā)泡銅的間隙中，之后用對輥機將該發(fā)泡銅壓至0.18mm厚的薄板， 然后裁成280mmX35X0.18mm的極片，在極片相應(yīng)的位置焊上鎳極耳，再 將帶極耳極片放入溫度為15(TC，壓力為lkPa的真空烘箱中，烘干12h，將
帶極耳極片轉(zhuǎn)移到相對濕度《1%的干燥環(huán)境中，作為正極待用。將壓好鎳極 耳的尺寸為290mm X30mmX0.5mm鋰鋁合金負(fù)極(Li:98% wt, Al:2% wt)、尺寸為330mm X 40mm X 0.025mm聚丙烯隔膜和正極依次放好，經(jīng)巻繞成圓 柱體，將圓柱體置入圓柱的不銹鋼殼內(nèi)，將鋰帶負(fù)極上的極耳和不銹鋼殼體 用電阻焊，焊接在一起；將正極上的極耳用電阻焊機焊接到殼體的上蓋上， 向殼體內(nèi)再加入O.Sg的lMLiBF4電解液(溶劑比例為PC 25% wt; DME 30% wt; DEC35%wt)，蓋好殼體的上蓋，封口，得到正極集流體為多孔金 屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。 實施例3
將二硫化鐵粉末7g、石墨粉3g、質(zhì)量濃度為5。/。聚四氟乙烯乳液10g均 勻混合，將該混合物均勻地填入體積為300mm X1.0mmX 105mm,孔隙率為 卯Vo的鋁編織網(wǎng)的孔隙中，之后用對輥機將該鋁編織網(wǎng)壓至0.18mm厚的薄 板，然后裁成280mmX35X0.18mm的極片，在極片相應(yīng)的位置焊上鎳極耳， 再將帶極耳極片放入溫度為150'C,壓力為lkPa的真空烘箱中，烘干12h，
將帶極耳極片轉(zhuǎn)移到相對濕度《1%的干燥環(huán)境中，作為正極待用。將壓好鎳 極耳的尺寸為2卯mmX30mmX0.5mm鋰帶負(fù)極、尺寸為330mmX40mmX 0.025mm玻璃纖維隔膜和正極依次放好，經(jīng)巻繞成圓柱體，將圓柱體置入圓 柱的不銹鋼殼內(nèi)，將鋰帶負(fù)極上的極耳和不銹鋼殼體用電阻焊，焊接在一起； 將正極上的極耳用電阻焊機焊接到殼體的上蓋上，向殼體內(nèi)再加入0.5g的 lMLil電解液(溶劑比例PC25。/。 wt; DME 75% wt),蓋好殼體的上蓋， 封口，得到正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。 實施例4
將二硫化鐵粉末4g、石墨粉lg、聚乙烯0.5g均勻混合，將該混合物均 勻地填入體積為300mmX1.0mmX 105mm,孔隙率為90%的編織鎳網(wǎng)的孔 隙中，之后用對輥機將該編織鎳網(wǎng)壓至0.18mm厚的薄板，然后裁成280mm X35X0.18mm的極片，在極片相應(yīng)的位置焊上鎳極耳，再將帶極耳極片放 入溫度為150'C,壓力為lkPa的真空烘箱中，烘干12h，將帶極耳極片轉(zhuǎn)移 到相對濕度《1%的干燥環(huán)境中，作為正極待用。將壓好鎳極耳的尺寸為 2卯mm X 30mm X 0.5mm鋰帶負(fù)極、尺寸為330mm X 40mm X 0.025mm玻璃 纖維隔膜和正極依次放好，經(jīng)巻繞成圓柱體，將圓柱體置入圓柱的不銹鋼殼 內(nèi)，將鋰帶負(fù)極上的極耳和不銹鋼殼體用電阻焊，焊接在一起；將正極上的 極耳用電阻焊機焊接到殼體的上蓋上，向殼體內(nèi)再加入0.5g的1M Lil電解液(溶劑比例PC25%wt; DME75%wt),蓋好殼體的上蓋，封口，得到 正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池。 實施例5
實施條件同實施例l,不同之處在于所使用的多孔金屬是纖維鎳。 實施例6
實施條件同實施例2，不同之處在于所使用的多孔金屬是發(fā)泡鋁。 實施例7
實施條件同實施例3，不同之處在于所使用的多孔金屬是編織不銹鋼網(wǎng)。 實施例8
實施條件同實施例4，不同之處在于所使用的多孔金屬是編織銅網(wǎng)。 上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本 發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng) 域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應(yīng)落 入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，包括圓柱形的殼體，殼體內(nèi)設(shè)置有正極和負(fù)極，殼體內(nèi)填充有電解液，正極和負(fù)極之間帶有隔膜，正極由集流體和正極材料組成，其特征是所述的正極集流體為多孔金屬，多孔金屬選自發(fā)泡鎳、纖維鎳、發(fā)泡鐵、發(fā)泡銅、發(fā)泡鋁、發(fā)泡鈦、燒結(jié)不銹鋼、燒結(jié)銅、沖孔鋼帶、編織鋁網(wǎng)、編織銅網(wǎng)、編織不銹鋼網(wǎng)、編織鐵網(wǎng)、編織鎳網(wǎng)、鋁拉網(wǎng)和銅拉網(wǎng)之中的一種。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的正極集流體為多孔金屬的l.SV圓柱鋰二硫化鐵電池，其特征是所述的正極材料由二硫化鐵和選自石墨、炭黑、鐵粉、銅粉、銀粉和鎳 粉的一種或多種的導(dǎo)電劑，及選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯 酸酯和羧甲基纖維素的一種或多種的粘接劑組成；所述的負(fù)極為金屬鋰、鋰鋁合金或鋰硅合金；所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜，或具有微孔的聚乙烯(PE) 薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復(fù)合薄膜，或為聚丙烯氈，或為纖維的紙質(zhì)薄膜， 或為玻璃纖維；所述的電解液為LiPF6、 LiC104、 LiBC408、 LiBF4、 LiI或LiCl溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、 碳酸甲乙酯和Y-丁內(nèi)酯的一種溶液或者是混合溶液。
全文摘要
一種正極集流體為多孔金屬的1.5V圓柱鋰二硫化鐵電池，包括殼體，殼體的上端是組合蓋帽，殼體內(nèi)設(shè)置有正極和負(fù)極，殼體內(nèi)填充有電解液，正極和負(fù)極之間帶有隔膜，正極由集流體和正極材料組成。負(fù)極為金屬鋰、鋰鋁合金或鋰硅合金。電解液為鋰鹽溶解在碳酸乙烯酯等溶劑中的溶液。其特征是正極集流體為多孔金屬，選自發(fā)泡鎳、纖維鎳、發(fā)泡銅、發(fā)泡鋁、編織鋁網(wǎng)、編織銅網(wǎng)、編織不銹鋼網(wǎng)、編織鎳網(wǎng)的一種。本發(fā)明可以使活性物質(zhì)充分和集流體接觸，提高了活性物質(zhì)利用率，并能夠抑制電池放電過程中正極膨脹，減少活性物質(zhì)脫落，增強了電池大電流放電能力，提高了電池的放電容量，而且簡化了電池的生產(chǎn)工藝，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01M4/62GK101299459SQ200810016798
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者李青海, 郝德利 申請人:李青海;高 影