CN102780008B - 集流体及包括该集流体的电池与锂锰电池 - Google Patents

集流体及包括该集流体的电池与锂锰电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种集流体及包括该集流体的电池与锂锰电池，该电池包括阴极、阳极、壳体以及设置于阴极与阳极之间的电解质层，所述阴极、电解质层以及阳极均设置于所述壳体内，所述阴极包括活性材料层与集流体，所述集流体包括侧壁与底壁，所述侧壁与底壁配合形成容置腔，所述容置腔用于容置所述活性材料层。本发明的电池的集流体在电池工作过程中使得阴极的活性材料层限制于集流体的容置腔内，从而有效的提高电池容量以及增加使用寿命。

Description

集流体及包括该集流体的电池与锂锰电池
技术领域
本发明涉及一种蓄电设备，尤其涉及一种集流体及应用该集流体的电池与锂锰电池。
背景技术
目前锂锰电池在各种电子产品总得到了广泛的应用，尤其积极较小的纽扣式电池。常用的电池通常包括阴极、阳极以及电解质。通常常用的电池在使用过程中，阳极的离子会通过电解质嵌入到阴极，从而导致阴极向侧面横向膨胀，阳极的厚度会变的越来越薄，然而阴极的厚度并不会增加，使得阴极与阳极之间的空隙越来越大，导致电池的电容量不高。
发明内容
综上内容所述，本发明有必要提供一种可提高电池容量的集流体。
此外，还有必要提供一种具有上述集流体的电池。
此外，还有必要提供一种具有上述集流体的锂锰电池。
一种集流体，该集流体应用于电池中，所述电池包括阴极及阳极，所述集流体包括侧壁与底壁，所述侧壁与底壁围成容置腔，所述容置腔用于容置阴极和/或阳极。
其中，所述集流体上的底壁上开设有凹槽以及贯通底壁的孔。
其中，所述集流体由不锈铁、不锈钢或者纳米材料中的任一种制成。
一种锂锰电池，包括阴极、阳极、壳体以及设置于阴极与阳极之间的电解质层，所述阴极、电解质层以及阳极均设置于所述壳体内，所述阴极包括上述集流体以及活性材料层，所述集流体包括侧壁与底壁，所述侧壁与底壁围成成容置腔，所述集流体使得活性材料层在容置腔内膨胀。
其中，所述阳极包括阳极活性材料层，所述阳极活性材料层主要由锂片制成，所述阴极活性材料层主要由二氧化锰组成。
其中，所述容置空间的大小形状与所述活性材料层相同。
一种锂锰电池，包括阴极、阳极、壳体以及设置于阴极与阳极之间的电解质层，所述阴极与阳极及电解质层设置于所述壳体内，所述阴极包括集流体与活性材料层，所述集流体包括侧壁与底壁，所述侧壁固定阴极的活性材料层侧表面，所述底壁与阴极之间形成容置空间，在电池放电时，锂离子嵌入阴极，所述阴极的活性材料层在所述容置空间内膨胀。
其中，所述锂锰电池在放电状态下，阳极厚度变薄，阴极向着阳极的方向增厚，直至该锂锰电池的放电电压低于终止电压，所述阳极厚度变薄的速度与阴极增厚的速度相同。
其中，所述壳体包括阴极壳体、阳极壳体以及密封体，所述阴极壳体与阳极壳体配合形成空腔，所述空腔用于容置所述阴极、电解质层与阳极，所述密封体设置在阴极壳体与阳极壳体相结合处。
其中，所述阴极壳体与阳极壳体的相接合的处形成有缝隙，所述缝隙通过密封体对缝隙进行填充，使空腔形成密封的空腔。
其中，所述容置空间的大小形状与所述活性材料层相同。
一种电池，包括第一电极、第二电极、壳体以及设置于第一电极与第二电极之间的电解质层，所述第一电极、第二电极及电解质层设置于所述壳体内，该电池进一步包括集流极，所述集流极包括侧壁与底壁，所述侧壁固定于第一电极侧表面，所述底壁与侧壁之间形成容置空间，在第一电极与第二电极发生氧化还原时，所述第二电极的氧化产物或第一电极的还原产物形成于所述容置空间内。
本发明的电池与锂锰电池的集流体将阴极活性材料层限制在集流体的容置空间内，从而能有效的提高该电池与锂锰电池的电容量。在电池工作过程中集流体能使得阴极的活性材料层向垂直集流体底壁的方向膨胀，从而有效的提高电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明较佳实施例中电池的总体结构示意图；
图2为本发明较佳实施例中集流体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式对本发明的集流体以及用该集流体制备的电池的结构以及工作过程作进一步的描述。具体实施例为进一步详细说明本发明，非限定本发明的保护范围。
本发明提供一种电池，包括两个电极、壳体以及电解质层。所述两个电极为第一电极、第二电极，所述电解质层设置于第一电极与第二电极之间。所述第一电极、第二电极及电解质层设置于所述壳体内，该电池进一步包括集流极，所述集流极包括侧壁与底壁，所述侧壁固定于第一电极侧表面，所述底壁与侧壁之间形成容置空间，在第一电极与第二电极发生氧化还原时，所述第二电极的氧化产物或第一电极的还原产物形成于所述容置空间内。所述容置空间的形状大小与所述第一电极相同。
实施例1
请结合图1，本发明较佳实施例的电池100，包括第一电极10、电解质层20、第二电极30以及壳体40，所述电解质层20设置于第一电极10与第二电极30之间。该电池的直径为20-30mm，厚度为1.5-8.0mm。所述第一电极10为阴极10，所述第二电极30为阳极30以及壳体40。所述阴极10、电解质层20与阳极30三者相互层叠设置，所述壳体40用于包覆阴极10、电解质层20与阳极30。本较佳实施例中所述电池100大致呈圆饼形状，本较佳实施例中所述电池的型号为CR2032，即该电池100的直径为20mm，厚度为3.2mm。
所述阴极10包括活性材料层11以及集流体12，所述活性材料层11呈圆饼状，阴极10的活性材料层11主要由二氧化锰组成。所述集流体12包覆在活性材料层11的外表面，并且使得活性材料层11露出一个表面。该集流体12可以使得活性材料层11在集流体12内膨胀，使得所述电池100在放电状态下，阳极20变薄的速度与阴极10膨胀的速度相等。该集流体12形状大小与所活性材料层11相当。
请结合图2，本发明较佳实施例中所述集流体12由可导电的材料制成，如不锈钢铁、不锈钢或者包含烙、镍的合金材料，本较佳实施例中所述集流体由不锈钢制成，优选地，所述不锈钢为430不锈钢，国标牌号为1Cr17。该集流体12包括侧壁121与底壁122，侧壁121的高度与活性材料层11的厚度相同，底壁122的半径与所述活性材料层11的半径相同。所述侧壁121与底壁122配合后形成容置腔123，该容置腔123用于容置所述活性材料层11。其中，所述容置空间123的大小形状与所述活性材料层11相同。该集流体12使得所述阴极10的活性材料层11在放电过程中，所述活性材料层11沿着垂直底壁122的方向在容置腔123内膨胀，且该膨胀的速度与阳极30变薄的速度相等。所以放电过程中该集流体12能有效的保证阴极10与阳极30之间的距离始终保持在可放电的范围内，直至电池100放电致终止电压。
所述底壁122上开设有若干凹槽（图未示）与若干细孔1221，所述凹槽形成在底壁122的外表面，所述细孔1221穿过所述底壁122的内外表面。所述凹槽与细孔1221有利于阴极活性材料11与集流体12紧密的连接，细孔1221还有吸电解液的作用。
所述电解质层20设置在阴极10的活性材料层11与阳极30之间。优选地，本发明较佳实施例中所述电解质层20的一表面覆盖在阴极10的活性材料层11裸出集流体12的表面上。电解质层20的另一表面被阳极30覆盖。所述电解质层20用于防止阴极10与阳极30接触产生电流短路，并且允许锂离子通过。该电解质层20主要由聚乙烯或者聚丙烯制成，且在电解质层中浸渍有电解液，所述电解液可由LiClO4（高氯酸锂）、DME（乙二醇二甲醚）、PC（碳酸丙烯酯）、1，3-DOL（二氧戊环）中的任一种组成，本较佳实施例中所述电解液由LiClO4（高氯酸锂）、DME（乙二醇二甲醚）、PC（碳酸丙烯酯）、1，3-DOL（二氧戊环）组成。
所述阳极30包括阳极活性材料层31，所述阳极活性材料层31与电解质层20层叠设置。所述活性材料层31主要由锂组成，大致呈圆饼状。
所述壳体40包括阴极壳体41、阳极壳体42以及密封体43。所述阴极壳体41与阳极壳体42配合形成一空腔44，所述空腔44用于容置所述阴极10、电解质层20与阳极30等物质。所述阳极壳体42与阳极30的集流体32相接触，阴极壳体41与阴极10的集流体12相互贴合。所述阴极壳体41与阳极壳体42的相接合的处形成有缝隙45，所述缝隙45通过密封体43对缝隙45进行填充，使空腔44形成密封的空腔44。密封的空腔44可有效的防止电解质层20上的电解液以及其他反应物用空腔44内泄漏出来。
本发明中电池100的集流体12不仅能将阴极10活材料层11产生的电流汇集起来形成较大的电流对外输出，并且在电池工作过程中能有效的防止阴极10的活性材料层11沿着平行集流体12底壁122的方向膨胀，而是沿着垂直集流体12底壁122的方向膨胀，从而保证阴极10与阳极30之间的距离保持在可放电的范围内。
对比例1
一种电池100的型号为CR2032，与实施例1的电池的区别为阴极的集流体为不包覆阴极活性材料层的集流体，该集流体与阴极活性材料的一个表面相接触。该电池的其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
实施例2
本较佳实施例的锂锰电池的型号为CR2325，其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
对比例2
一种锂锰电池100的型号为CR2325，与实施例3的电池的区别为阴极的集流体为不包覆阴极活性材料层的集流体，该集流体与阴极活性材料的一个表面相接触。该电池的其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
实施例3
本较佳实施例的锂锰电池的型号为CR2430，其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
对比例3
一种锂锰电池100的型号为CR2430，与实施例4的电池的区别为阴极的集流体为不包覆阴极活性材料层的集流体，该集流体与阴极活性材料的一个表面相接触。该电池的其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
实施例4
本较佳实施例的锂锰电池的型号为CR3032，其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
对比例4
一种锂锰电池100的型号为CR3032，与实施例5的电池的区别为阴极的集流体为不包覆阴极活性材料层的集流体，该集流体与阴极活性材料的一个表面相接触。该电池的其他均与本发明实施例1中的电池100一致。
本发明的电池100在工作的时候，如锂离子从所述阳极活性材料层31脱出，通过电解质层20嵌入到阴极10的活性材料层11中，从而就使得阴极10的活性材料层11膨胀。由于阴极10的活性材料层11通过集流体12进行包覆，所以电池100在放电过程中所述活性材料层11在集流体12的容置腔123内膨胀，所以该活性材料层11的厚度沿着垂直底壁的方向增厚。所以本发明的电池100在工作过程中，即使阳极活性材料层31随着锂离子的脱出会出现厚度变薄，但是阴极10的活性材料层11会沿着阴极10指向阳极30的方向膨胀，从而保证阴极10与阳极30的距离会保持不变，提高电池100的电池容量，以及电池100的使用寿命。
请结合表1的实验数据，对本发明的电池100的放电量进行详细说明。所述放电量的测试方法为常温放电容量测试法：测试样品的初始电压为3.0V-3.5V，将测试样品放置温度为在20℃±2℃，相对湿度RH60±15%的环境下，串联1KΩ电阻使得实验样品放电，持续放电至样品电压为终止电压2.0V，终止放电，得到放电量。测试仪器是DMV/DMV2000自动放电检测装置，BS1000干电池性能检测系统进行测试。
表1
电池型号 放电量（mAh）
实施例1 CR2032 230
对比例1 CR2032 190
实施例2 CR2325 200
对比例2 CR2325 180
实施例3 CR2430 296
对比例3 CR2430 265
实施例4 CR3032 510
对比例4 CR3032 433
上述放电量越高说明其电池容量越大，由表1可以得出，相较于对比例本发明的电池100的电池的放电量提高了20%以上，即电容量提高了20%以上，所以电池的使用寿命也相对增长，节约了资源。
进一步，该集流体12能有效的防止电池的活性材料在工作过程中膨胀而冲破壳体40，使得电解液、阴极和/或阳极的活性材料以及电池100工作中的其它反应从电池的壳体40内泄露出来，污染环境。所以该集流体12能有效的增加电池100的环保性。
进一步，所述集流体12的上开设的凹槽与细孔1221能更好的将阴极10是活性材料层11产生的电流汇集起来形成较大的电流对外输出，能有效的提高电池中阴极10的活性材料11以及阳极活性材料31的利用率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (1)

1.一种锂锰电池，包括阴极、阳极、壳体以及设置于阴极与阳极之间的电解质层，所述阴极、阳极及电解质层设置于所述壳体内，其特征在于：所述阴极包括集流体与活性材料层，所述集流体包括侧壁与底壁，侧壁的高度与活性材料层的厚度相同，底壁的半径与所述活性材料层的半径相同，所述侧壁固定阴极的活性材料层侧面，所述底壁与阴极之间形成容置空间，所述容置空间的大小形状与所述活性材料层相同，在电池放电时，锂离子嵌入阴极，使得所述阴极的活性材料层在所述容置空间内膨胀，所述电解质层的一表面覆盖在阴极的活性材料层裸出集流体的表面上，电解质层的另一表面被阳极覆盖，所述电解质层用于防止阴极与阳极接触产生电流短路，并且允许锂离子通过；
所述锂锰电池在放电状态下，阳极厚度变薄，阴极向着阳极的方向增厚，直至该锂锰电池的电压低于终止电压，所述阳极厚度变薄的速度与阴极增厚的速度相同；
所述壳体包括阴极壳体、阳极壳体以及密封体，所述阴极壳体与阳极壳体配合形成空腔，所述空腔用于容置所述阴极、电解质层以及阳极，所述密封体设置在阴极壳体与阳极壳体相结合处；
所述阴极壳体与阳极壳体的相接合的处形成有缝隙，所述密封体填充于缝隙内，使空腔形成密封的空腔；
所述电解质层主要由聚乙烯或者聚丙烯制成，且在电解质层中浸渍有电解液，所述电解液由LiClO4(高氯酸锂)、DME(乙二醇二甲醚),PC(碳酸丙烯酯),1,3-DOL(二氧戊环)中的任一种组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP4177981A1 (en) * 2021-11-09 2023-05-10 Renata AG A holder for an electrode of a button battery and a battery provided therewith

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1415120A (zh) * 1999-12-13 2003-04-30 吉莱特公司 锌/空气电池
CN102315480A (zh) * 2010-07-02 2012-01-11 博特科科技(深圳)有限公司 一种扣式锂电池及其制备方法
CN202949001U (zh) * 2012-08-15 2013-05-22 东莞市天球实业有限公司 电池、集流体及包括该集流体的锂锰电池

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1415120A (zh) * 1999-12-13 2003-04-30 吉莱特公司 锌/空气电池
CN102315480A (zh) * 2010-07-02 2012-01-11 博特科科技(深圳)有限公司 一种扣式锂电池及其制备方法
CN202949001U (zh) * 2012-08-15 2013-05-22 东莞市天球实业有限公司 电池、集流体及包括该集流体的锂锰电池

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