CN103531816B - 一种含软态铝箔的锂一次电池 - Google Patents

一种含软态铝箔的锂一次电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103531816B
CN103531816B CN201310445159.XA CN201310445159A CN103531816B CN 103531816 B CN103531816 B CN 103531816B CN 201310445159 A CN201310445159 A CN 201310445159A CN 103531816 B CN103531816 B CN 103531816B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminium foil
lithium
soft state
primary battery
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310445159.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103531816A (zh
Inventor
刘念
黄晓剑
何献文
潘文硕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huizhou city Hui Derui lithium Polytron Technologies Inc
Original Assignee
Huizhou Huiderui Lithium Electrode Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Huizhou Huiderui Lithium Electrode Technology Co Ltd filed Critical Huizhou Huiderui Lithium Electrode Technology Co Ltd
Priority to CN201310445159.XA priority Critical patent/CN103531816B/zh
Publication of CN103531816A publication Critical patent/CN103531816A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103531816B publication Critical patent/CN103531816B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/66—Selection of materials
    • H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64—Carriers or collectors
    • H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/75—Wires, rods or strips
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/14—Cells with non-aqueous electrolyte
    • H01M6/16—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte
    • H01M6/162—Cells with non-aqueous electrolyte with organic electrolyte characterised by the electrolyte

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Primary Cells (AREA)

Abstract

本发明属于化学电池领域，它公开了一种含软态铝箔的锂一次电池，该锂一次电池包括设在壳体中的电池芯，所述的电池芯由正极片、负极片和隔膜组成，所述正极片包括正极集流体铝箔片，所述的铝箔片是经过高温退火软化处理后的软态铝箔。本发明的含软态铝箔的锂一次电池在放电过程中正极集流体铝箔片抗锂离子嵌入而不易粉化，正极导电性能优异，电池内阻降低且放电容量有显著提升。

Description

一种含软态铝箔的锂一次电池
技术领域
本发明涉及一种化学电池领域，尤其涉及一种含软态铝箔的锂一次电池。
背景技术
锂一次电池以其高能量密度、低自放电、长存储寿命以及绿色无重金属污染等优点，已经被广泛应用于现代社会生产和生活中，例如：电压3.0V的锂-二氧化锰电池被应用于智能仪表、医疗器械、安防系统；电压1.5V的锂-二硫化亚铁电池能够取代碱性电池应用于数码产品、驱动型设备、军用器械等领域。锂一次电池一般以金属锂或锂合金为负极片。天然或人工合成的金属化合物如：二氧化锰、二硫化亚铁、氧化铜、氧化镁等，与导电剂和粘合剂混合，以涂布或拉浆方式均匀地涂抹在铝箔、铝网、铜箔、铜网、钢网等金属集流体上制成正极。正极、负极和聚烯烃高分子隔膜（聚乙烯、聚丙烯等）以螺旋卷绕或叠层方式组成电池芯，当然在一个电池壳体中可以有多个电池芯，以构成电池芯极组，电池芯或电池芯极组置于金属外壳内并注入非水有机锂盐电解液，采用机械封口或激光焊接、亚弧焊接等方式将外壳密封制成电池。
由于锂一次电池在放电过程中负极金属锂失去电子被氧化，并以锂离子形态穿透聚烯烃高分子隔膜后嵌入正极，正极活性物质得到电子被还原。随着放电程度的深入，部分锂离子会嵌入正极集流体，与正极金属集流体形成锂合金，这一反应破坏了正极集流体的原有金属晶格的稳定结构，导致正极集流体出现粉末化现象，降低了电池正极导电能力，影响电池设计容量的发挥，且会导致正极活性物质从集流体上脱落，会引起电池内部短路，影响电池的使用寿命并可能发生安全事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于正极集流体出现粉末化现象，降低了电池正极导电能力以及正极活性物质从集流体上脱落，引起电池内部短路等问题。针对上述技术问题，本发明需要解决的技术问题是提供一种提高电池容量发挥以及安全性高的含软态铝箔的锂一次电池。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含软态铝箔的锂一次电池，包括设在壳体中的电池芯，所述的电池芯由正极片、负极片和隔膜组成，所述正极片包括正极集流体铝箔片，所述的铝箔片是经过高温退火软化处理后的软态铝箔。
进一步：在上述含软态铝箔的锂一次电池中，所述的铝箔片退火温度为300～650℃，退火时间为4～24h。所述的铝箔片厚度为15～40um，拉伸强度为50～110MPa，伸长率为2～15％。优选的：所述的铝箔片退火温度为480～550℃，退火时间为6～12h。所述的铝箔片厚度为15～30um，拉伸强度为75～85MPa，伸长率为3～8％。
再进一步：在上述含软态铝箔的锂一次电池中，本发明以天然或人工合成的金属化合物为正极反应活性物质，金属化合物包含但不限于：二氧化锰、二硫化亚铁、氧化铜、氧化镁中的至少一种。所述正极片还包括正极导电剂，所述正极导电剂是石墨、乙炔黑、石墨烯中的至少一种。所述正极片还包括正极粘结剂，所述正极粘结剂是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或两种混合物。所述的负极片为锂铝合金片，且铝占整个负极片的重量百分含量为0.01～0.4%。它还包括在设有电池芯的壳体中注入非水有机锂盐电解液，所述电解液的溶剂为1,3-环氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的至少一种，所述电解液的溶质为三氟甲基磺酸锂、碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。
将本发明的正极活性物质与导电剂、粘合剂和本领域常用的分散剂经高速搅拌混合均匀成正极浆料。将正极浆料以涂布方式均匀涂抹在本发明的软态铝箔上，经高温烘烤、碾压、裁切、焊接极耳制成正极片。
本发明将上述所述正极片、负极片与聚烯烃高分子隔膜以螺旋卷绕方式或叠层方式组合成电池芯，多个电池芯组成电池芯极组，将电池芯或电池芯极组置于置于金属外壳内，再在装有电池芯或电池芯极组的壳体中注入非水有机锂盐电解液后封口，制成本发明的含软态铝箔的锂一次电池。
本发明与现有技术的区别在于：现有含软态铝箔的锂一次电池技术所用的正极集流体为普通硬态铝箔或铝网、钢网等，本发明所用的正极集流体铝箔片为使用前经高温退火的软态铝箔。
实施本发明的技术方案，具有以下有益技术效果：
1、软态铝箔表面具有均匀致密的第二相，第二相粒子是指合金元素在热处理过程中形成的合金化合物粒子。第二相粒子的形态和分布受温度影响。普通的硬态铝箔的第二相粒子呈线状，分布不均匀。高温退火的软态铝箔的第二相粒子呈球状，分布均匀致密所以抗锂离子嵌入能力增强，放电过程中不易粉化，正极活性物质不易脱落。
2、用软态铝箔制作的含软态铝箔的锂一次电池放电后期正极导电性能更好，容量发挥效率更高。
3、用软态铝箔制作的含软态铝箔的锂一次电池，正极集流体铝箔片与正极活性物质粘合更好，其内阻低。
附图说明
图1是实施例1、实施例2与对比例1电池内阻对比图；
图2是实施例1、实施例2与对比例1电池1A恒流放电容量对比图；
图3是实施例3、实施例4与对比例2电池内阻对比图；
图4是实施例3、实施例4与对比例2电池20mA恒流放电容量对比图。
具体实施方式
本发明的主旨是利用正极集流体铝箔片为使用前经高温退火的软态铝箔。使含软态铝箔的锂一次电池的综合性能最优。下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本发明的限定，材料中各个原材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。
实施例1：锂-二硫化亚铁AA一次电池的制作
1、正极制作
正极片包括正极集流体铝箔片，铝箔片是经过高温退火软化处理后的软态铝箔。铝箔片的退火温度为500℃，退火时间为8h，厚度为30um，退火后铝箔的拉伸强度为80MPa，伸长率为5%。
将二硫化亚铁粉末、石墨、乙炔黑、聚四氟乙烯以质量比90:5:3:2的比例倒入混合容器，加入分散剂N-甲基吡咯烷酮，真空高速搅拌均匀，制成正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆于软态铝箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、裁切、极耳焊接工序制成正极极片。
2、电芯组装
正极片、负极片和隔膜以螺旋卷绕方式组成电池芯，多个电池芯组成电池芯极组，将电池芯或电池芯极组置于金属外壳内并注入非水有机锂盐电解液，采用机械封口或激光焊接、亚弧焊接等方式将外壳密封制成电池。负极采用锂铝合金材料，铝含量0.01～0.4%。隔膜为PP或PE单层隔膜。电解液的溶剂为1,3-环氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的至少一种，溶质为三氟甲基磺酸锂、碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。
实施例2
与实施例1的区别在于：铝箔片的退火温度为520℃，退火时间为10h，厚度为30um，退火后铝箔的拉伸强度为82MPa，伸长率为6%。
对比例1
对比例1与实施例1不同之处在于：对比例1所用正极集流体的铝箔片是用30um厚的普通硬态铝箔。
实施例1、2所得的锂-二硫化亚铁AA一次电池的内阻和放电容量几乎相同，本发明实施例1、2制作的锂-二硫化亚铁AA一次电池内阻较对比例1降低了10～25mΩ，电池1A恒流放电容量提升了100～150mAh，见图1、图2所示。
实施例3：锂-二氧化锰CR123A一次电池的制作
1、正极制作
正极片包括正极集流体铝箔片，铝箔片是经过高温退火软化处理后的软态铝箔。铝箔片的退火温度为500℃，退火时间为8h，厚度为30um，退火后铝箔的拉伸强度为80MPa，伸长率为5%。
将二氧化锰铁粉末、石墨、乙炔黑、聚四氟乙烯以质量比89:3:6:2的比例倒入混合容器，加入分散剂去离子水，真空高速搅拌均匀，制成正极浆料。将正极浆料均匀地涂覆于软态铝箔上，涂覆后的极片经烘干、碾压、裁切、极耳焊接工序制成正极极片。
2、电芯组装
正极片、负极片和隔膜以螺旋卷绕方式组成电池芯，多个电池芯组成电池芯极组，将电池芯或电池芯极组置于置于金属外壳内并注入非水有机锂盐电解液，采用机械封口或激光焊接、亚弧焊接等方式将外壳密封制成电池。负极采用锂铝合金材料，铝含量0.01～0.4%。隔膜为PP或PE单层隔膜。电解液的溶剂为1,3-环氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中至少一种，溶质为三氟甲基磺酸锂、碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。
实施例4
与实施例3的区别在于：铝箔片的退火温度为520℃，退火时间为10h，厚度为30um，退火后铝箔的拉伸强度为82MPa，伸长率为6%。
对比例2
对比例2与实施例3不同之处在于：对比例2所用正极集流体的铝箔片是用30um厚的普通硬态铝箔。
实施例3、4所得的锂-二氧化锰CR123A电池的内阻和放电容量几乎相同，本发明实施例3、4制作的锂-二氧化锰CR123A电池内阻较对比例2降低10～30mΩ，电池20mA恒流放电容量提升了100～150mAh，见图3、图4。
由上述的实施例对比可知：用软态铝箔制作的锂一次电池，正极集流体铝箔片与正极活性物质粘合更好，其内阻低；用软态铝箔制作的锂一次电池放电后期正极导电性能更好，容量发挥效率更高。
以上所述，实施例为本发明的较佳实施方式，仅是对本发明进行阐述和说明，并不局限于所公开的任何具体形式，对本发明的技术方案进行润饰或等同替换及在其它领域的应用，也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种含软态铝箔的锂一次电池，包括设在壳体中的电池芯，所述的电池芯由正极片、负极片和隔膜组成，所述正极片包括正极集流体铝箔片，其特征在于：所述的铝箔片是经过高温退火软化处理后的软态铝箔；
所述的铝箔片退火温度为480～550℃，退火时间为6～12h；
所述的铝箔片厚度为15～30um，拉伸强度为75～85MPa，伸长率为3～8％。
2.根据权利要求1所述的含软态铝箔的锂一次电池，其特征在于：所述正极片还包括正极活性物质，所述的正极活性物质是二硫化亚铁、二硫化钛、二氧化锰、氧化铜、氧化镁、氧化锌中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的含软态铝箔的锂一次电池，其特征在于：所述正极片还包括正极导电剂，所述正极导电剂是石墨、乙炔黑、石墨烯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的含软态铝箔的锂一次电池，其特征在于：所述正极片还包括正极粘结剂，所述正极粘结剂是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯中的一种或两种混合物。
5.根据权利要求1所述的含软态铝箔的锂一次电池，其特征在于：所述的负极片为锂铝合金片，且铝占整个负极片的重量百分含量为0.01～0.4％。
6.根据权利要求1所述的含软态铝箔的锂一次电池，其特征在于：它还包括在设有电池芯的壳体中注入非水有机锂盐电解液，所述电解液的溶剂为1,3-环氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、乙二醇二甲醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯中的至少一种，所述电解液的溶质为三氟甲基磺酸锂、碘化锂、高氯酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。
CN201310445159.XA 2013-09-26 2013-09-26 一种含软态铝箔的锂一次电池 Active CN103531816B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310445159.XA CN103531816B (zh) 2013-09-26 2013-09-26 一种含软态铝箔的锂一次电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310445159.XA CN103531816B (zh) 2013-09-26 2013-09-26 一种含软态铝箔的锂一次电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103531816A CN103531816A (zh) 2014-01-22
CN103531816B true CN103531816B (zh) 2015-11-25

Family

ID=49933648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310445159.XA Active CN103531816B (zh) 2013-09-26 2013-09-26 一种含软态铝箔的锂一次电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103531816B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3330412A4 (en) * 2015-07-30 2018-07-18 Fujifilm Corporation Aluminum plate and method for producing aluminum plate
CN112768698A (zh) * 2020-12-31 2021-05-07 惠州市惠德瑞锂电科技股份有限公司 一种高可靠的锂一次电池
CN113471444A (zh) * 2021-06-30 2021-10-01 珠海冠宇电池股份有限公司 一种正极集流体、正极片及电池

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1215903A (zh) * 1997-10-29 1999-05-05 旭硝子株式会社 电极组件和具有该电极组件的偶电层电容器
CN1526842A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 东洋铝株式会社 电解电容器用铝箔的制造方法
CN101124689A (zh) * 2004-03-15 2008-02-13 吉莱特公司 无水电化学电池
CN102306778A (zh) * 2011-09-02 2012-01-04 惠州市德赛锂电科技有限公司 一种非水性电化学电池及其制备方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1215903A (zh) * 1997-10-29 1999-05-05 旭硝子株式会社 电极组件和具有该电极组件的偶电层电容器
CN1526842A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 东洋铝株式会社 电解电容器用铝箔的制造方法
CN101124689A (zh) * 2004-03-15 2008-02-13 吉莱特公司 无水电化学电池
CN102306778A (zh) * 2011-09-02 2012-01-04 惠州市德赛锂电科技有限公司 一种非水性电化学电池及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103531816A (zh) 2014-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103956458B (zh) 一种锂离子电池复合正极及其制备方法与在全固态电池中的应用
TWI344712B (zh)
JP5219387B2 (ja) 非水電解質二次電池
KR101430617B1 (ko) 니오븀 산화물 함유 전극 및 이를 채용한 리튬 전지
CN106229447A (zh) 一种锂离子电池
CN102361095B (zh) 一种高比功率锂离子电池及其制备方法
CN1196218C (zh) 非水电化学装置及其电解质
CN103311539A (zh) 一种高电压高能量密度锂离子电池
CN109888384B (zh) 电解液和含有电解液的电池
KR20090066019A (ko) 표면 처리된 음극 활물질을 포함하는 음극 및 이를 채용한리튬 전지
JPWO2012029556A1 (ja) 非水系二次電池および非水系二次電池の製造方法
CN102057518A (zh) 隔膜用多孔质膜、电池用隔膜、电池用电极及这些的制造方法及二次锂电池
CN107785578B (zh) 正极添加剂及其制备方法、正极片及锂离子二次电池
CN109449478A (zh) 电化学装置
CN103259046A (zh) 可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法
KR20180086601A (ko) 비수전해액용 첨가제, 이를 포함하는 리튬 이차전지용 비수전해액 및 리튬 이차전지
Yu et al. Concentrated LiODFB electrolyte for lithium metal batteries
WO2023070268A1 (zh) 一种电化学装置及包含该电化学装置的用电装置
JP2006252917A (ja) リチウムイオン二次電池
CN103531816B (zh) 一种含软态铝箔的锂一次电池
CN108717977A (zh) 一种具有优良零伏存储性能的锂离子电池
CN106299264A (zh) 一种正极活性材料及其制备方法、正极片及锂离子电池
CN102315481A (zh) 高比能富锂多元系锂离子蓄电池及其制造方法
CN102315479A (zh) 一种低温高倍率聚合物(软包装)锂离子电池
CN109244335A (zh) 一种聚酰亚胺隔膜锂硫电池及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 516008 Guangdong province Huizhou City Zhongkai high tech Zone and three West Road No. 67

Patentee after: Huizhou city Hui Derui lithium Polytron Technologies Inc

Address before: 516008 Guangdong province Huizhou City Zhongkai high tech Zone and three West Road No. 67

Patentee before: Huizhou Huiderui Lithium Electrode Technology Co., Ltd.