CN100511776C - 一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法 - Google Patents

一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以二硫化铁为正极活性物质的高能量柱式锂电池的正极片的制作方法。包括以下步骤：(1)将经过处理的二硫化铁、乙炔黑和石墨按二硫化铁∶乙炔黑∶石墨＝(40～95)∶(20～50)∶(20～50)的重量配比混合，球磨2～6小时，然后在真空中用100℃～300℃的温度烘烤20小时；(2)将PVDF(聚偏氟乙烯)用NMP(N-甲基砒硌烷酮)溶解，搅拌1～32小时，成均匀的胶液；然后将步骤1制成的干粉加于胶液中，按重量配比为：干粉∶PVDF∶NMP(50～80)∶(1～3)∶(30～70)；将混合物搅拌成均匀粘稠的浆料。(3)利用拉浆机把浆料涂覆在铝箔上，100℃～300℃的温度真空烘烤20小时，辊压机上辊压到合适的厚度，焊上电极引出片即成。本发明提供了一种成本低廉、生产工艺简单、电性能优良、容量高的圆柱型卷绕式锂一二硫化铁电池正极片的制造方法。

Description

一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是一种以二硫化铁为正极活性物质的高能量柱式锂电池的正极片的制作方法。
背景技术
随着社会的发展，科技的进步，人们的环境保护意识越来越强，因此，锂电池这种绿色环保电池应运而生。我国也从上世纪八十年代陆续实现了锂锰、锂亚、锂离子电池的生产。
陈大为《锂二氧化锰电池放电机理的认识》(《电池》1985年第4、5期)介绍了锂锰电池的工作原理。
冯传启等在《锂电池Li/CL3体系的研究》(《电池》1993年第3期)介绍了Li/CL3电池的工作原理。
马永敬在《Li/SOC12电池电压滞后问题》(《电池》1994年第4期)介绍了锂亚电池的放电原理。
王丽卡在《锂离子电池负极材料成型工艺初探》(《电池》1998年第2期)介绍了锂离子电池的负极制作方法。
锂锰电池的特点是，单只电池电压高(3V)，自放电率低，使用温度范围广(-20℃～+60℃)，放电电压平稳，安全性能优良，自然放电率低。主要用于数码相机、灯具上。
锂-亚硫酰氯电池的特点是额定电压3.6V，单体电压高；是实际使用中电池中比能量最高的一种电池(500wh/Kg，1000wh/L)；常温中等电流密度放电时，放电曲线极平坦。90％的容量范围内工作平台保持不变；电池可在-40℃～+75℃范围内工作。年自放电率≤1％；贮存寿命10年以上。主要用于智能水表、气表、电表上。
锂离子电池的特点是能量密度高，能量体积密度可达370Wh/L，能量重量密度可达150Wh/Kg。电压高，平均电压为3.7V，约为镍镉、镍氢电池的3倍，充放电率小。没有镍镉、镍氢电池的记忆效应。安全性能优良，使用范围大，主要应用于移动电话、笔记本电脑等。
虽然上述电池有许多优点，但由于国内市场上的很多用电器所需的电压为1.5V，所以我们急需一种环保电池来替代目前高污染的碱锰电池，锂-二硫化铁电池的额定电压为1.5V，其特点是容量高(可达2900mAh以上)，绝对容量是碱锰电池的2倍。用于数码相机拍照时，可拍600张以上(是碱锰电池的8-10倍)；自放电低，储存性能好，存放时间可达5-10年；重量轻，碱锰电池的2/3；不含汞等有毒有害物质，真正的绿色环保；放电平台稳定，安全性能优良；使用温度范围广，可在-40℃～+80℃温度范围内使用。主要用于数码相机、mp3上。
圆柱型卷绕式锂一二硫化铁电池，其结构是由电池壳、电极、隔膜、电解液、密封材料组成；其电池的极组内部为三层，一层为正极片，一层为负极片，中间层为隔膜；将此极组插入镀镍的钢壳中，极组的负极极耳与电池壳底部接触，正极片可以通过正极极耳与电池盖相接触；在上盖与壳体之间套入绝缘的高分子材料的密封圈，封口后形成单体电池。
我们对柱式锂-二硫化铁电池的制作进行研究，本发明就是针对柱式锂-二硫化铁电池正极极片的制作方法而提出的。
发明内容
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将经过处理的二硫化铁、乙炔黑和石墨按二硫化铁：乙炔黑：石墨＝(40～95)：(20～50)：(20～50)的重量配比混合，球磨2～6小时，然后在真空中用100℃～300℃的温度烘烤10～30小时；
(2)将聚偏氟乙烯(PVDF)用N-甲基砒硌烷酮(NMP)溶解，搅拌1～32小时，成均匀的胶液；然后将步骤1制成的干粉加于胶液中，按重量配比为：
干粉：PVDF：NMP＝(50～80)：(1～3)：(30～70)；
将混合物搅拌成均匀粘稠的浆料。
(3)利用拉浆机把浆料涂覆在铝箔上，100℃～300℃的温度真空烘烤10～30小时，辊压机上辊压到合适的厚度，焊上电极引出片即成。
作为优化，步骤(3)先在一片较大的铝箔上涂浆，真空干燥和辊压，再把铝箔分切成相应规格的小片。
本发明采用二硫化铁作为正极活性材料，提供了一种成本低廉、生产工艺简单、电性能优良、容量高的圆柱型卷绕式锂一二硫化铁电池正极片的制造方法。
附图说明
图1是正极片主视图；
图2是正极片剖视图；
图3是采用本发明制作的正极片的AA型电池放电曲线图；
图4是采用本发明制作的正极片的AA型电池贮存一年后的放电曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将经过处理的二硫化铁、乙炔黑和石墨按二硫化铁：乙炔黑：石墨＝(40～95)：(20～50)：(20～50)的重量配比混合，球磨2～6小时，然后在真空中用100℃～300℃的温度烘烤20小时；
(2)将聚偏氟乙烯(PVDF)用N-甲基砒硌烷酮(NMP)溶解，搅拌1～32小时，成均匀的胶液；然后将步骤1制成的干粉加于胶液中，按重量配比为：
干粉：PVDF：NMP＝(50～80)：(1～3)：(30～70)；
将混合物搅拌成均匀粘稠的浆料。
(3)参阅图1和图2，利用拉浆机把浆料1涂覆在铝箔2上，先试制3-4片，测量极片的面密度，合格后再进行连续生产；之后去掉铝箔2两边的空箔，将切好的大片放入真空烤箱，以200℃的温度烘烤20小时，辊压机上辊压到0.2mm厚，再把铝箔2分切成相应规格的小片，再用超声波焊机焊上铝镍复合带作为电极引出片3即成。
如用上流程制作的正极片制作的AA型锂电池进行放电实验，以200mA恒流放电至1.0v。放电曲线如图3所示，其放电平台在1.42v以上，容量在3000mAh以上。
如用上流程制作的正极片制作的AA型锂电池贮存一年后进行放电实验，以200mA恒流放电至1.0v。放电曲线如图4所示，其放电平台在1.41v以上，容量在3000mAh左右；自放电率小于1％/年。
以上所述的具体实施例，仅为本发明较佳的实施例而已，举凡依本发明申请专利范围所做的等同设计，均应为本发明的技术所涵盖。

Claims (2)

1.一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)将经过处理的二硫化铁、乙炔黑和石墨按二硫化铁：乙炔黑：石墨＝(40～95)：(20～50)：(20～50)的重量配比混合，球磨2～6小时，然后在真空中用100℃～300℃的温度烘烤10～30小时；
(2)将聚偏氟乙烯(PVDF)用N-甲基砒硌烷酮(NMP)溶解，搅拌1～32小时，成均匀的胶液；然后将步骤1制成的干粉加于胶液中，按重量配比为：
干粉:PVDF:NMP＝(50～80)：(1～3)：(30～70)；
将混合物搅拌成均匀粘稠的浆料；
(3)利用拉浆机把浆料涂覆在铝箔上，100℃～300℃的温度真空烘烤10～30小时，辊压机上辊压到合适的厚度，焊上电极引出片即成。
2.根据权利要求1所述的一种柱式锂-二硫化铁电池正极制作方法，其特征是：步骤(3)先在一片较大的铝箔上涂浆，真空干燥和辊压，再把铝箔分切成相应规格的小片。
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