CN101132064A - 一种锂/二硫化铁电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锂/二硫化铁电池，包括阳极、阴极和电解液体系，阳极为高纯锂，其特征是：阴极由80～90份二硫化铁、2.5～5份乙炔黑、2.5～5份石墨、5～10份聚偏氟乙烯组成。本发明的有益效果是：由于是在无水的条件下制作极片，可减少二硫化铁的氧化分解，提高电性能。采用涂布极片制作的电池其物理内阻相对较小，可以提高电池的大电流工作特性。在相同负载下，薄膜极片可以降低单位面积的电流强度，即降低了极片上的化学反应速度，使反应更充分，因此极片上的活性物质二硫化铁的利用率得到提高。

Description

一种锂/二硫化铁电池

技术领域

本发明涉及一种一次性锂电池，特别涉及一种锂/二硫化铁电池。

背景技术

目前，一次性锂电池主要包括锂/二氧化硫、锂/亚硫酰氯、锂/二氧化锰电池等。由于锂/二硫化铁电池可以提升二硫化铁活性物质的利用率、改善大电流放电特性，进而提高电池的储存寿命，所以现已逐步开展锂/二硫化铁电池制作。

现阶段报道的锂/二硫化铁电池一般采用碾膜法制作阴极，将正极活性物质二硫化铁、导电剂、PTFE乳液、无离子水按比例混合搅拌均匀倒入物料盘烘制备用，在已烘制好的物料加入有机分散剂经过柔合后，再通过加热对辊机多次碾压成型达到设计要求，但这两种方法制作的极片，制作出的电池容量散差略大的，大电流放电相对差些。并且正极活性物质二硫化铁在水存在的条件下，高温很容易发生如下氧化反应：

2FeS2+O2+2H2O→2FeSO4+2H2SO4

因此该工艺制作正极片可能导致锂/二硫化铁电池使用有较大的局限性。

另外，已知国内外锂/二硫化铁电池的封装都采用半密封结构形式，半密封结构的密封盖是金属盖片，它与壳体之间有一绝缘密封圈，通过压封使壳体与密封盖连成一体，起到密封效果。中间的绝缘密封圈有弹性，只能在一定程度上起到密封效果，当条件恶劣时容易出现电解液渗透漏液现象，并且绝缘密封圈时间久了容易老化，不能很好起到密封作用。因此半密封电池的贮存寿命相对较短。

发明内容

本发明的目的就是制备容量高，通用性强的一次性锂/二硫化铁电池以弥补现有技术之不足。该种锂电池可以增大反应面积，降低电流密度，有利于大电流放电。并可以长期有效的隔绝外界水分等有害物质的进入，有利于电池的长期储存。

为实现本发明的目的所采用的技术方案为：一种锂/二硫化铁电池，包括阳极、阴极和电解液体系，阳极为高纯锂，其特征是：阴极由80～90份二硫化铁、2.5～5份乙炔黑、2.5～5份石墨、5～10份聚偏氟乙烯组成。

阴极如此制成：将80～90份二硫化铁、2.5～5份乙炔黑、2.5～5份石墨、5～10份聚偏氟乙烯混合，搅拌2～3小时，形成浆料，加入涂布机涂布，烘箱烘干。

在阴极材料混合时，控制搅拌速度在20Hz～35Hz，温度≤60℃和湿度≤50％，保证浆料黏稠度，固含量40％～45％。涂布机烘干箱区温度140℃～145℃，涂布速度13Hz-18Hz，确保涂布的极片厚度偏差约10微米，涂布厚度约：250μm～350μm，面密度45-50mg/cm²。

锂/二硫化铁电池采用全密封进行封装。电池外壳与密封盖用环焊熔合为一体，形成全密封结构。

所述的密封盖为玻璃封，为金属与玻璃在高温下烧结而成的一体化上盖。

本发明的有益效果是：由于是在无水的条件下制作极片，可减少二硫化铁的氧化分解，提高电性能。二硫化铁粉末电导率极低，厚极片垂直方向有较大阻值，导致二硫化铁活性物质利用率较低；而涂布极片厚度非常薄，垂直方向的电阻就相对较小，同时等量的活性物质涂布极片有较大的表面积，因此采用涂布极片制作的电池其物理内阻相对较小，可以提高电池的大电流工作特性。在相同负载下，薄膜极片可以降低单位面积的电流强度，即降低了极片上的化学反应速度，使反应更充分，因此极片上的活性物质二硫化铁的利用率得到提高。

通常，碾膜法制作的电池在大电流下平台较低，500mA电流下平台在1.1V～1.2V；而涂布法制作的电池的平台相对较高，500mA电流下平台在1.25V～1.35V。在500mA/0.9V/25℃下，碾膜法制作的FR14505电池，其二硫化铁利用率约65％，本发明的二硫化铁利用率可达75％。

涂布制作二硫化铁阴极厚度均匀，这样可保证作出的二硫化铁电池容量均一，并且涂布法也较其它薄膜阴极制备法技术成熟、易操作、成本低。

半密封锂/二硫化铁电池，其贮存期一般3～5年，采用全密封结构可以使该电池的贮存寿命达到10年。

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为锂/二硫化铁电池密封结构图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的仰视图。

在图中，1为熔合带，2为电池外壳，4为密封盖，5为安全泄气装置。

具体实施方式

锂/二硫化铁电池阴极组成及制造方法为，将85％二硫化铁、3.5％乙炔黑、3.5％石墨、8％聚偏氟乙烯混合，搅拌2小时，形成浆料，将铝箔集流体装上涂布机，调节涂布机前后闸板高度，涂布机烘干箱区温度140℃，涂布速度15Hz，确保涂布的极片厚度偏差约10微米，涂布厚度约：300μm，面密度48mg/cm²。设置各箱区温度、涂布速度、张力控制等参数。将配制搅拌好的二硫化铁浆料加入料槽中，进行涂布，烘箱烘干。

电池外壳2可以是不锈钢壳体；壳体底部安全泄气装置5在一定的温度和压力下，电池可安全泄气，不燃烧和爆炸。这样电池芯体被完全密封隔绝，电池可以长期储存。

Claims (5)

1.一种锂/二硫化铁电池，包括阳极、阴极和电解液体系，阳极为高纯锂，其特征是：阴极由80～90份二硫化铁、2.5～5份乙炔黑、2.5～5份石墨、5～10份聚偏氟乙烯组成。

2.如权利要求1所述的一种锂/二硫化铁电池，其特征是：阴极如此制成：将80～90份二硫化铁、2.5～5份乙炔黑、2.5～5份石墨、5～10份聚偏氟乙烯混合，搅拌2～3小时，形成浆料，加入涂布机涂布，烘箱烘干。

3.如权利要求1所述的一种锂/二硫化铁电池，其特征是：在阴极材料混合时，控制搅拌速度在20Hz～35Hz，温度≤60℃和湿度≤50％，保证浆料黏稠度，固含量40％～45％；涂布机烘干箱区温度140℃～145℃，涂布速度13Hz-18Hz，确保涂布的极片厚度偏差约10微米，涂布厚度约：250μm～350μm，面密度45-50mg/cm²。

4.如权利要求1所述的的一种锂/二硫化铁电池，其特征是：采用全密封进行封装，电池外壳与密封盖用环焊熔合为一体，形成全密封结构。

5.如权利要求1所述的的一种锂/二硫化铁电池，其特征是：所述的密封盖为玻璃封，为金属与玻璃在高温下烧结而成的一体化上盖。

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