CN103746126A - 一种锂锰针型电池及其制作方法 - Google Patents

一种锂锰针型电池及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种锂锰针型电池及其制作方法，包括圆柱形电池外壳和负极导电棒，电池外壳的一端设有一开口，电池外壳的空腔内设有至少一个的正极粉环，负极导电棒的一端由所述开口伸入至电池外壳的空腔内，并卷有一层锂片层，在锂片层的外表面卷有一层隔膜层，电池外壳的空腔内注有电解液，开口处设有一防漏胶塞，电池外壳的上端设有一卡槽。本发明直接将制备好的正极粉环压入电池外壳内，该正极装配工序不需要在手套箱等干燥环境下进行，在干燥环境中只需将已卷负极与隔膜的负极导电棒插入正极粉环内即可；压入粉环的操作通过工件夹具批量压入，一次可装配100个以上，操作简单方便，避免了传统正极片采用卷绕方式的弊端，大大提高该电池的生产效率。

Description

一种锂锰针型电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及电池制造领域，特别涉及一种锂锰针型电池及其制作方法。
背景技术
锂锰电池1975年在日本首先研制成功，已发展成为目前市场应用最广、生产量最大的锂电池，是锂系列一次电池中价格最低、安全性最好的电池品种。目前公知的锂锰电池为圆柱形、扣式、软包装等荷电式的原电池。
市场上对锂锰电池的需求日趋增大，而现有的锂锰电池的组装是通过人工制作，由于锂锰针型电池的体积小，纯手工生产，现时工艺操作相当困难，效率低；并且这种锂锰针型电池的容量也相当小，要想增加其容量，需要增加正、负极活性物质（MnO2&Li）的含量，但现有工艺正极活性物质MnO2的含量很难增加，如果增加正极片密度或减少聚四氟乙烯添加剂比例，操作工人在捆卷正极片时均容易开裂，导致无法生产。另外，现有的锂锰针型电池的防漏性及储存性能等方面均有缺陷。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的上述缺陷，提供一种结构简单、组装方便、生产成本低、电池容量大的锂锰针型电池。
为解决现有技术的上述缺陷，本发明要解决的技术方案是：一种锂锰针型电池，包括一圆柱形电池外壳和负极导电棒，所述电池外壳的一端设有一开口，所述电池外壳的空腔内设有至少一个正极粉环，所述负极导电棒的一端由所述开口伸入至所述电池外壳的空腔内，并卷有一层锂片层，在所述锂片层的外表面卷有一层隔膜层，所述电池外壳的空腔内注有电解液，所述开口处设有一防漏胶塞，所述电池外壳的上端设有一卡槽。
作为本发明锂锰针型电池的一种改进，所述正极粉环由二氧化锰、石墨、乙炔黑、聚四氟乙烯组成。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明直接将制备好的正极粉环压入电池外壳内，该正极装配工序不需要在手套箱等干燥环境下进行，在干燥环境中只需将已卷负极与隔膜的负极导电棒插入正极粉环内即可；压入粉环的操作通过工件夹具批量压入，一次可装配100个以上，操作简单、方便，避免了传统正极片采用卷绕方式的弊端，大大提高锂锰针型电池的生产效率；由于正极采用粉环入正极壳，而非正极片卷绕形式，正极粉环密度可大幅度提高，聚四氟乙烯的用量可大大减少，增加正极活性物质二氧化锰，从而增加电池的电容量。本发明操作简单、不受人员和环境的限制，大大提高了生产效率且电池容量增加。本发明主要用于鱼竿上的浮标发光能源，也可以用于发光棒、高尔夫球、发光发声器、玩具、小型发光装置等的供电作用。
本发明的另一目的是提供一种锂锰针型电池的制作方法，包括以下步骤：
1）、备料，正极粉的制作，称取（ 40～ 50）％的二氧化锰，（1 ～3 ）％的石墨粉，（ 1～ 3）％的乙炔黑，（0～ 1）％的聚四氟乙烯，（ 1～3 ）％的无水乙醇，（45 ～ 50）％的纯水，将二氧化锰放入不锈钢盒内，再将装有二氧化锰的不锈钢盒送入高温烤炉中，烤炉的温度在380℃～400℃选择，烘烤8小时～15小时后，取出在室温下冷却密封备用；
（2）、干混，将第一步称取的二氧化锰、石墨粉和乙炔黑进行干混，干混时间为10分钟～20分钟；
（3）、制备粘洁剂，将第一步称取的无水乙醇加入60％PTFE中搅拌，再加入少量的60℃纯水，搅拌5分钟～10分钟；
（4）、湿混，在第二步干混混合物中依次加入75℃～85℃的纯水，及第三步中配置好的粘洁剂，混合10分钟～20分钟；
（5）、烤干，将第四步混合后的混合物倒入不锈钢盘中，将不锈钢盘放入烤炉中烤干，烤炉的温度可选择100℃～150℃；
（6）、制粒粉碎，将第五步烤干的混合物辊轮压片机中碾压成片状，再将片状的混合物放入破碎机中破碎；
（7）、筛选，将第六步破碎的混合物过筛至-40目～+100目，不合格的混合物重新制粒；
（8）、正极粉环的制备，将第七步制得的正极粉用啤粉环机啤制成不同型号的锂锰针型电池所需要的正极粉环，将该正极粉环装袋密封备用；
（9）、将电池外壳按规定排在带孔的夹具上，再将已除粉尘的正极粉环用特制的筛子落入电池外壳，可根据夹具孔位多少，一次至少可装备100个，落入粉环的个数按不同电池型号落入不同数量粉环；
（10）、将第九步已压有粉环的电池外壳送至鼓风干燥箱中烘烤至一定时间后，再取出送至-0.1mPa真空干燥箱中烘烤至一定时间后取出；
（11）、隔膜、防漏胶塞和钢针，放入真空干燥箱中真空干燥至一定时间；
（12）、组装，将已经预处理的隔膜、防漏胶塞、钢针及已入粉环的电池外壳迅速转入湿度≤100PPm，露点在（-45～-65）的手套箱中，将锂片裁切成符合规格的小片卷在钢针上，再将隔膜卷在锂片的表面，然后再将已卷锂片和隔膜的钢针插入电池外壳内的正极粉环内，加电解液，套上防漏胶塞，再滚槽封口即为成品锂锰针型电池。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第十一步的真空干燥箱中烘烤温度在以下范围内选择：90℃～120℃。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第十一步的真空干燥箱中烘烤时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第十步的鼓风干燥箱温度在以下范围内选择：180℃～220℃。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第十步的鼓风干燥箱干燥时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第十步的真空干燥箱温度在以下范围内选择：100℃～150℃。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第六步的真空干燥箱的干燥时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
作为本发明锂锰针型电池的制作方法的一种改进，所述第九步中正极粉环的压入个数在以下范围内选择：1个～10个。
与现有技术相比，本发明的优点是：本发明采用正极粉环和负极导电棒分开装配的方法，不需要将正极片进行卷绕，通过制作好后的正极粉环直接压入电池外壳内，压入的个数按不同电池的型号而定，该正极装配工序不需要在手套箱等干燥环境下进行，在干燥环境中只需将已卷负极与隔膜的负极导电棒插入正极粉环内即可，压入粉环的操作通过工件夹具批量压入，一次可装配100个以上，操作简单、方便，避免了传统正极片采用卷绕方式的弊端，大大提高锂锰针型电池的生产效率；由于正极采用粉环入正极壳，而非正极片卷绕形式，正极粉环密度可大幅度提高，聚四氟乙烯的用量可大大减少，增加正极活性物质二氧化锰，从而增加电池的电容量。本发明操作简单、不受人员和环境的限制，大大提高了生产效率且电池容量增加。
附图说明
    图1是本发明结构示意图。
具体实施方式
下面就根据附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，一种锂锰针型电池，包括一圆柱形电池外壳1和负极导电棒2，电池外壳1的一端开设有一开口3，电池外壳1的空腔内设有至少一个经过热处理的正极粉环4，负极导电棒2的一端由所述开口3伸入至电池外壳1的空腔内，并卷有一层锂片层5，在所述锂片层5的外表面卷有一层隔膜层6，电池外壳1的空腔内注有电解液7，开口3处设有一防漏胶塞8，电池外壳1的上端设有一卡槽9。
其中，本发明采用的正极粉环4由二氧化锰、石墨、乙炔黑、聚四氟乙烯组成。
实施例一：一种锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、备料，正极粉的制作，称取40％的二氧化锰，3％的石墨粉，3％的乙炔黑，1％的聚四氟乙烯，3％的无水乙醇，50％的水，将二氧化锰放入不锈钢盒内，再将装有二氧化锰的不锈钢盒送入高温烤炉中，烤炉的温度在380℃，烘烤8小时后，取出在室温下冷却密封备用；
（2）、干混，将第一步称取的二氧化锰、石墨粉和乙炔黑进行干混，干混时间为10分钟；
（3）、制备粘洁剂，将第一步称取的无水乙醇加入60％PTFE中搅拌，再加入少量的60℃纯水，搅拌5分钟；
（4）、湿混，在第二步干混混合物中依次加入75℃的纯水，及第三步中配置好的粘洁剂，混合10分钟；
（5）、烤干，将第四步混合后的混合物倒入不锈钢盘中，将不锈钢盘放入烤炉中烤干，烤炉的温度可选择100℃；
（6）、制粒粉碎，将第五步烤干的混合物辊轮压片机中碾压成片状，再将片状的混合物放入破碎机中破碎；
（7）、筛选，将第六步破碎的混合物过筛至-40目～+100目，不合格的混合物重新制粒；
（8）、正极粉环的制备，将第七步制得的正极粉用啤粉环机啤制成不同型号的锂锰针型电池所需要的正极粉环，将该正极粉环装袋密封备用；
（9）、将电池外壳按规定排在带孔的夹具上，再将已除粉尘的正极粉环用特制的筛子落入电池外壳，一次装备100个，落入3次；
（10）、将第九步已压有粉环的电池外壳送至200℃的鼓风干燥箱中烘烤至5小时后，再取出送至-0.1mPa条件下的100℃的真空干燥箱中烘烤至5小时后取出；
（11）、隔膜、防漏胶塞和钢针，放入90℃的真空干燥箱中真空干燥至5小时；
（12）、组装，将已经预处理的隔膜、防漏胶塞和钢针迅速转入湿度≤100PPm，露点在（-45～-65）的手套箱中，将锂片裁切成符合规格的小片卷在钢针上，再将隔膜卷在锂片的表面，然后再将已卷锂片和隔膜的钢针插入电池外壳内的正极粉环内，加满电解液，套上防漏胶塞，再滚槽封口即为成品锂锰针型电池。
实施例二：一种锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、备料，正极粉的制作，称取45％的二氧化锰，2％的石墨粉，2％的乙炔黑，0.5％的聚四氟乙烯，2％的无水乙醇，48.5％的水，将二氧化锰放入不锈钢盒内，再将装有二氧化锰的不锈钢盒送入高温烤炉中，烤炉的温度在390℃选择，烘烤10小时后，取出在室温下冷却密封备用；
（2）、干混，将第一步称取的二氧化锰、石墨粉和乙炔黑进行干混，干混时间为15分钟；
（3）、制备粘洁剂，将第一步称取的无水乙醇加入60％PTFE中搅拌，再加入少量的60℃纯水，搅拌8分钟；
（4）、湿混，在第二步干混混合物中依次加入80℃的纯水，及第三步中配置好的粘洁剂，混合15分钟；
（5）、烤干，将第四步混合后的混合物倒入不锈钢盘中，将不锈钢盘放入烤炉中烤干，烤炉的温度可选择120℃；
（6）、制粒粉碎，将第五步烤干的混合物辊轮压片机中碾压成片状，再将片状的混合物放入破碎机中破碎；
（7）、筛选，将第六步破碎的混合物过筛至-40目～+100目，不合格的混合物重新制粒；
（8）、正极粉环的制备，将第七步制得的正极粉用啤粉环机啤制成不同型号的锂锰针型电池所需要的正极粉环，将该正极粉环装袋密封备用；
（9）、将电池外壳按规定排在带孔的夹具上，再将已除粉尘的正极粉环用特制的筛子落入电池外壳，一次装备100个，落入3次；
（10）、将第九步已压有粉环的电池外壳送至220℃的鼓风干燥箱中烘烤至8小时后，再取出送至-0.1mPa条件下的120℃的真空干燥箱中烘烤至8小时后取出；
（11）、隔膜、防漏胶塞和钢针，放入105℃的真空干燥箱中真空干燥至8小时；
（12）、组装，将已经预处理的隔膜、防漏胶塞和钢针迅速转入湿度≤100PPm，露点在（-45～-65）的手套箱中，将锂片裁切成符合规格的小片卷在钢针上，再将隔膜卷在锂片的表面，然后再将已卷锂片和隔膜的钢针插入电池外壳内的正极粉环内，加满电解液，套上防漏胶塞，再滚槽封口即为成品锂锰针型电池。
实施例三：一种锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、备料，正极粉的制作，称取49％的二氧化锰，1％的石墨粉，1％的乙炔黑，0.3％的聚四氟乙烯，1％的无水乙醇，47.7％的水，将二氧化锰放入不锈钢盒内，再将装有二氧化锰的不锈钢盒送入高温烤炉中，烤炉的温度在400℃选择，烘烤15小时后，取出在室温下冷却密封备用；
（2）、干混，将第一步称取的二氧化锰、石墨粉和乙炔黑进行干混，干混时间为20分钟；
（3）、制备粘洁剂，将第一步称取的无水乙醇加入60％PTFE中搅拌，再加入少量的60℃纯水，搅拌10分钟；
（4）、湿混，在第二步干混混合物中依次加入85℃的纯水，及第三步中配置好的粘洁剂，混合20分钟；
（5）、烤干，将第四步混合后的混合物倒入不锈钢盘中，将不锈钢盘放入烤炉中烤干，烤炉的温度可选择150℃；
（6）、制粒粉碎，将第五步烤干的混合物辊轮压片机中碾压成片状，再将片状的混合物放入破碎机中破碎；
（7）、筛选，将第六步破碎的混合物过筛至-40目～+100目，不合格的混合物重新制粒；
（8）、正极粉环的制备，将第七步制得的正极粉用啤粉环机啤制成不同型号的锂锰针型电池所需要的正极粉环，将该正极粉环装袋密封备用；
（9）、将电池外壳按规定排在带孔的夹具上，再将已除粉尘的正极粉环用特制的筛子落入电池外壳，一次装备100个，落入3次；
（10）、将第九步已压有粉环的电池外壳送至210℃的鼓风干燥箱中烘烤至10小时后，再取出送至-0.1mPa条件下的150℃的真空干燥箱中烘烤至10小时后取出；
（11）、隔膜、防漏胶塞和钢针，放入120℃的真空干燥箱中真空干燥至10小时；
（12）、组装，将已经预处理的隔膜、防漏胶塞和钢针迅速转入湿度≤100PPm，露点在（-45～-65）的手套箱中，将锂片裁切成符合规格的小片卷在钢针上，再将隔膜卷在锂片的表面，然后再将已卷锂片和隔膜的钢针插入电池外壳内的正极粉环内，加满电解液，套上防漏胶塞，再滚槽封口即为成品锂锰针型电池。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种锂锰针型电池，包括一圆柱形电池外壳（1）和负极导电棒（2），所述电池外壳（1）的一端开设有一开口（3），其特征在于，所述电池外壳（1）的空腔内设有至少一个正极粉环（4），所述负极导电棒（2）的一端由所述开口（3）伸入至所述电池外壳（1）的空腔内，并卷有一层锂片层（5），在所述锂片层（5）的外表面卷有一层隔膜层（6），所述电池外壳（1）的空腔内注有电解液（7），所述开口（3）处设有一防漏胶塞（8），所述电池外壳（1）的上端设有一卡槽（9）。
2.根据权利要求1所述的锂锰针型电池，其特征在于，所述正极粉环（4）由二氧化锰、石墨、乙炔黑、聚四氟乙烯等组成。
3.一种锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、备料，正极粉的制作，称取（ 40～ 50）％的二氧化锰，（1 ～3 ）％的石墨粉，（ 1～ 3）％的乙炔黑，（0～ 1）％的聚四氟乙烯，（ 1～3 ）％的无水乙醇，（47 ～ 50）％的水，将二氧化锰放入不锈钢盒内，再将装有二氧化锰的不锈钢盒送入高温烤炉中，烤炉的温度在380℃～400℃选择，烘烤8小时～15小时后，取出在室温下冷却密封备用；
（2）、干混，将第一步称取的二氧化锰、石墨粉和乙炔黑进行干混，干混时间为10分钟～20分钟；
（3）、制备粘洁剂，将第一步称取的无水乙醇加入60％PTFE中搅拌，再加入少量的60℃纯水，搅拌5分钟～10分钟；
（4）、湿混，在第二步干混混合物中依次加入75℃～85℃的纯水，及第三步中配置好的粘洁剂，混合10分钟～20分钟；
（5）、烤干，将第四步混合后的混合物倒入不锈钢盘中，将不锈钢盘放入烤炉中烤干，烤炉的温度可选择100℃～150℃；
（6）、制粒粉碎，将第五步烤干的混合物辊轮压片机中碾压成片状，再将片状的混合物放入破碎机中破碎；
（7）、筛选，将第六步破碎的混合物过筛至-40目～+100目，不合格的混合物重新制粒；
（8）、正极粉环的制备，将第七步制得的正极粉用啤粉环机啤制成不同型号的锂锰针型电池所需要的正极粉环，将该正极粉环装袋密封备用；
（9）、将电池外壳按规定排在带孔的夹具上，再将已除粉尘的正极粉环用特制的筛子落入电池外壳，可根据夹具孔位的多少，一次至少可装备100个，落入粉环的个数按不同电池型号落入不同数量的粉环；
（10）、将第九步已压有粉环的电池外壳送至鼓风干燥箱中烘烤至一定时间后，再取出送至-0.1mPa真空干燥箱中烘烤至一定时间后取出；
（11）、隔膜、防漏胶塞和钢针，放入真空干燥箱中真空干燥至一定时间；
（12）、组装，将已经预处理的隔膜、防漏胶塞、钢针及已入粉环的电池外壳迅速转入湿度≤100PPm，露点在（-45～-65）的手套箱中，将锂片裁切成符合规格的小片卷在钢针上，再将隔膜卷在锂片的表面，然后再将已卷锂片和隔膜的钢针插入电池外壳内的正极粉环内，加满电解液，套上防漏胶塞，再滚槽封口即为成品锂锰针型电池。
4.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第十一步的真空干燥箱中烘烤温度在以下范围内选择：90℃～120℃。
5.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第十一步的真空干燥箱中烘烤时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
6.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第十步的鼓风干燥箱温度在以下范围内选择：180℃～220℃。
7.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第十步的鼓风干燥箱干燥时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
8.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第十步的真空干燥箱温度在以下范围内选择：100℃～150℃。
9.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第六步的真空干燥箱的干燥时间在以下范围内选择：5小时～10小时。
10.根据权利要求3所述的锂锰针型电池的制作方法，其特征在于，所述第九步中正极粉环的压入个数在以下范围内选择：1个～10个。
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