CN104201401A - 锂锰钮扣电池及钮扣电池正极片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种锂锰钮扣电池，其包括负极盖、罩住负极盖开口侧的正极外壳、设于负极盖内的金属锂负极片、与负极片叠放设置的二氧化锰正极片、位于正极片和负极片之间的隔膜、位于正极片与正极外壳之间的金属集流网、位于负极盖和正极外壳之间环绕连接的密封圈，正极片靠近正极外壳一侧设有电解液槽，电解液槽的空间体积为正极片体积的6%-15%，所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽的槽侧面、槽底面，并与正极外壳接触的，该电池制作简单，提升了电解液的储存量，使正负极片的材料利用率提升，使电池品质稳定使用的期限延长，提升了产品的质量。本发明还公开了一种品质稳定长效的钮扣电池正极片。

Description

锂锰钮扣电池及钮扣电池正极片

技术领域

本发明涉及一种用于钮扣电池的正极片，和包括该正极片的锂锰钮扣电池。

背景技术

锂锰钮扣电池经最近20年的发展已被广泛用于各类小型电子装置上，例如电脑中的记忆体用电源和汽车的遥控等，钮扣电池很多场合的应用都要求保用期达到5年或以上。然而，随着使用或储存年期加长，由于存在四季温差而热胀冷缩等因素影响，目前现有的锂锰电池的电解液会而通过密封圈塑料的微孔和电池封口出现的密封性能下降而挥发了一部分，导致保用期内因电解液不够，电容量大幅下降等问题出现。

锂锰钮扣电池通常包括负极盖、正极外壳、金属锂负极片、二氧化锰正极片、位于正极片和负极片之间的隔膜、位于正极片与正极外壳之间的金属集流网、位于负极盖和正极外壳之间的密封圈、以及储存在正极片圆周边空间的电解液。

常规的锂锰钮扣电池储存电解液的方法是将正极片的直径缩细些，使正极片周边多些空间以储存电解液，正极片周边用以储存电解液空间的体积约等于正极片体积的8%-12%，但这会导致电池在放电时正极的原料二氧化锰和石墨、乙炔黑等会向周边过多的空间膨胀，而未能向因放电消耗变薄的锂负极片方向膨胀，从而导致正极与负极的接触不良和放电反应不良，导致原料的利用率下降和电容量下降。另外一种做法是将缩细了的正极片圆周边再加套置一个钢环，使正极片在放电时不向周边的空间膨胀、而向锂负极片膨胀，以保持正极与负极间的良好接触和放电反应。然而加设的钢套环占用了细小的钮扣电内部的空间，限制了正极片的直径尺寸和端面的面积和减少了正极原料的份量，由于用于储存电解液的空间不够多，在5年以上的储存保用期内会出现因电解液挥发了一部份而导致电容量大幅下降等问题。

中国发明专利申请(申请号2010102163876，公布号CN102315480A)公开了一种扣式锂电池，其现有技术提到带金属集流网或加套置钢环或加导电胶等的多种正极片的结构：1、通用型正极，其上不锈钢网作为集流体。2、在前一方案基础上，不锈钢集流网压成波浪纹以增加集流面积。3、电池正极上无集流体，在正极外壳内壁上涂上导电胶，达到集流作用。4、正极参考前一方案，而在正极壳内壁上点焊上金属片，并涂上导电胶。5、套设外环的多种结构，如戒指环正极、通孔环正极、承压环正极、密封环正极等。并指出这几种结构的正极片“所生产的电池其电性能无法完全满足”功率性放电特性、稳定的放电平台及更高的容量要求，而且制造工序复杂，成本高效率低，难以满足新领域应用需求。上述申请在这几种结构的基础上改进成环网一体化的正极片，但是这种环网一体化正极片也有明显的缺点，同时使用了不会产生电化学反应的金属环和金属网，占用了体积细小的钮扣电池内部空间，使用作放电反应的正极二氧化锰、石墨和电解液等原料存放的份量减少而影响到电容量的减少，并且制造工序同样复杂、成本高效率低。该发明专利申请公开了环网一体化正极在不锈钢集流网压成波浪纹或环状纹包括凹凸点等，其作用只是增加集流效果，用作集流的波浪纹或环状纹包括凹凸点等通常是比较细小比较浅的，并不考虑用来储存电解液，而且仍须在正极片套置钢环并且不能加大正极片直径，仍须依靠正极片周边有限的空间储存电解液。所以，现有技术在储存保用期长因电解液挥发了一部份而导致的电容量大幅下降等问题未能解决。

发明内容

针对现有技术不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可简化制造工序、提升电解液储存量和正负极利用率、品质稳定可延长使用期限的锂锰钮扣电池。

本发明的另一个目的是提供一种可简化制造工序、提升电解液储存量和正负极利用率、品质稳定可延长使用期限的钮扣电池正极片。

为了克服现有技术不足，本发明采用的技术方案是：一种锂锰钮扣电池，其包括罩型负极盖、罩住负极盖开口侧的正极外壳、设于负极盖内的金属锂负极片、与所述负极片叠放设置的二氧化锰正极片、位于正极片和负极片之间的隔膜、位于正极片与正极外壳之间的金属集流网、位于负极盖和正极外壳之间环绕连接的密封圈，所述正极片靠近正极外壳一面设有电解液槽，储存在正极片周边和电解液槽的电解液，所述电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的6%-15%，所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽的槽侧面、槽底面并与正极外壳接触。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，所述电解液槽的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的8%-14%。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，所述电解液槽在正极片的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，所述电解液槽在正极片的底面呈十字形布置或井字形布置。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，所述电解液槽在正极片的底面呈螺旋状布置或星形放射状布置。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，正极片的直径是密封圈的内直径的94.5%-97%，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的10%-12%。

作为本发明锂锰钮扣电池的技术方案的一种改进，所述电解液槽是不规则排列的并且/或截面形状不规则的任何槽结构。

本发明还提供了作为部件的技术方案：一种钮扣电池正极片，用于放置在钮扣电池的正极外壳内，所述钮扣电池正极片包括正极片本体，正极片本体的一个底面设有用于储存电解液的电解液槽并贴装金属集流网，所述电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的6%-15%，所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽的槽侧面、槽底面并与正极外壳接触。

作为本发明钮扣电池正极片的技术方案的一种改进，所述电解液槽的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合。

作为本发明钮扣电池正极片的技术方案的一种改进，所述电解液槽在正极片的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列，所述电解液槽在正极片的底面呈十字形布置或井字形布置或螺旋状布置或星形放射状布置。

本发明的有益效果是：将正极片的底面，通过设置电解液槽来储存电解液，从而使底的一面兼备了集流、导电和储存电解液的三种功能。由于正极片底的一面的电解液槽提供的空间可以储存更多电解液，正极片圆周边的原用于储存电解液的空间就可以缩小，正极片直径可以增大些，使周边没有过多的空间避免后续使用过程正极片向直径方向过度膨胀，因此不需使用金属环来限制，也可使得正极片向厚度方向膨胀而抵销负极片放电过程造成的损耗进而保证电流输出的稳定性，电解液槽储存电解液空间的体积是正极片体积的6%-15%比例范围。在正极片底面开槽只需在模具设置对应的凸条即可实现电解液槽的制作，制作工艺简单，同时提升了电解液的储存量，使得正负极片的材料利用率得以提升，进而使得电池品质稳定使用的有效期限得以延长，提升了产品的质量。

附图说明

图1是本发明一种锂锰钮扣电池的实施例的截面结构示意图。

图2是钮扣电池中的正极片底面的电解液槽的一种布置结构示意图。

图3是钮扣电池中的正极片底面的电解液槽的另一种布置结构示意图。

图4是钮扣电池中的正极片底面的电解液槽的又一种布置结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施方式进行具体描述。

参考图1所示，图中展示了本发明一种锂锰钮扣电池，其包括罩型负极盖10、罩住负极盖开口侧的正极外壳11、设于负极盖10内的金属锂负极片12、与所述负极片12叠放设置的二氧化锰正极片16、位于正极片和负极片之间的隔膜15、位于正极片12与正极外壳11之间的金属集流网、位于负极盖10和正极外壳11之间环绕连接的密封圈20，所述正极片16靠近正极外壳一面设有电解液槽18，储存在正极片周边和电解液槽18的电解液，所述电解液槽18的空间体积为正极片体积的6%-15%，正极片16的直径可设定为密封圈20的内直径的94%-98%，所述金属集流网紧贴于正极片16的底面和电解液槽18的槽侧面、槽底面，所述金属集流网同时与正极外壳11接触。将原只用作集流和导电这二种功能的正极片16与正极外壳11接触的一面即底面，通过设置电解液槽18来储存电解液，从而使底面兼备了集流、导电和储存电解液的三种功能。由于正极片16底面的电解液槽提供的空间可以储存更多电解液，正极片圆周边的原用于储存电解液空间的体积就可以缩小，缩细体积的比例可以在50%以上甚至更多，只须留小量空间使装配时易将正极片放入负极盖内。由于正极片直径可以增大些，使周边没有过多的空间避免后续使用过程正极片向直径方向过度膨胀，因此不需使用金属环来限制放电时正极片向周边过多的空间膨胀，也可使得正极片向厚度方向膨胀而抵销负极片放电过程造成的损耗进而保证电流输出的稳定性。正极片16的直径可以达到负极盖和密封圈的内直径比例的94﹪－98﹪为合适范围，最佳效果是94.5%-97%，正极片16连集流网与正极外壳接触的一面至少有一条以上的电解液槽用于储存电解液，电解液槽储存电解液空间的体积可设定为正极片体积的6%-15%比例范围，最佳效果是10%-12%。在正极片底面开设电解液槽只需在模具设置对应的凸条即可实现电解液槽的制作，制作工艺简单，同时提升了电解液的储存量，使得正负极片的材料利用率得以提升，进而使得电池品质稳定使用的有效期限得以延长，提升了产品的质量。

上述正极片电解液槽的结构只须在常规的机器压制圆型片状的正极片的模具(上公)做一些与正极片所设计的电解液槽形状、尺寸和数量相同，但与电解液槽相反是凸出的线条（凸条），在压制正极片时，凸出的线条就会在正极片有金属集流网的一面（即底面）压出所需尺寸和形状、数量的电解液槽，相对比其它结构的正极片，制作工序简单，不须另购设备，能适当增大正极片的直径使其与负极片的接触面积加大而增加了输出电流，又能减少正极片周边的空间，使电池放电时正极片向周边膨胀的空间减少而转向锂负极片方向膨胀，可以达到最佳的接触和放电效果，并能在正极片的电解液槽的空间储存足够的电解液，特别是针对储存保质期长的锂锰钮扣电池的质量稳定有很大的突破。由于所储存的电解液有所增加，测试了1KΩ电阻和15KΩ电阻的放电对比常规结构同尺寸型号的电池，效果是使正极和负极原料得到更充分的反应而提升放电时间和容量。

更佳地，所述电解液槽18的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合。半圆形、梯形、矩形截面的电解液槽18具有较大的储存空间，可以开设较少的槽即可满足电解液的储存量要求。尖角形、弧形截面的电解液槽具有更平缓的结构使得正极片具有更佳的结构稳定性，可以并排连续设置，使得电解液分布更加均匀，也更易于流动，更便于接触正极片。尖角形是倒V形或两段弧线相接，形成的槽壁面为非圆弧过渡面。

更佳地，所述电解液槽18在正极片16的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列。连续排列使得正极片底面具有更多的储液空间，并使电解液分布更加均匀；参考图2所示的正极片底面示意图，间隔排列的电解液槽18使得正极片16底面具有更多面积接触正极外壳，使其具有更好的结构稳定性，而且对金属集流网具有更好的夹持，保证具有最佳的接触和放电效果，使得电流电压输出更加稳定。

更佳地，参考图3、图4所示，所述电解液槽18在正极片16的底面呈十字形布置或井字形布置，使得电解液槽18彼此连通，更便于电解液内部流通，改善放电性能，提高电极片材料的利用率，使其保持持久稳定的放电性能。

更佳地，所述电解液槽在正极片的底面呈螺旋状布置或星形放射状布置，螺旋式电解液槽可以分为单螺旋和复螺旋，复螺旋结构具有两个螺旋槽或多个螺旋槽组合，螺旋内端彼此连通，既保证内部流通性能改善放电性能，提高电极片材料利用率保持放电性能，又可以对金属集流网具有更好的夹持，保证具有最佳的接触和放电效果，使得电流电压输出更加稳定。

更佳地，正极片16的直径是密封圈的内直径的94.5%-97%，对正极片16的轴向膨胀具有较好的限定效果，正极片周边也保留有少量空间使正极片易于放入负极盖和储存部份电解液，使得使用一定时间后的正极片16向厚度方向膨胀，抵销负极片12的材料损耗引起的间隙，改善接触效果和放电性能，使得电流电压输出更加稳定。

更佳地，所述电解液槽可以是不规则排列的并且截面形状不规则的任何槽结构，所述电解液槽也可以是不规则排列的任何槽结构，所述电解液槽还可以是截面形状不规则的任何槽结构，从而便于加工。

作为零部件构件的实施例：本发明中的一种钮扣电池正极片，用于放置在钮扣电池的正极外壳11内，所述钮扣电池正极片16包括正极片本体，正极片本体的一个底面设有用于储存电解液的电解液槽18并贴装金属集流网，所述电解液槽18的空间体积为正极片体积的6%-15%，最佳效果是10%-12%。所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽18的槽侧面、槽底面，所述金属集流网同时与正极外壳接触。此实施例中的钮扣电池正极片是钮扣电池中的主要部件，可以用于锂锰钮扣电池或其它性能类似的钮扣电池，其改进的技术实施方案和应用在钮扣电池所产生的技术效果与上述锂锰钮扣电池的基本实施例基本一致。

由于正极片底面的电解液槽提供的空间可以储存更多电解液，正极片圆周边的原用于储存电解液的空间就可以缩小，正极片直径可以增大，使得正极片向厚度方向膨胀而抵销负极片放电过程造成的损耗进而保证电流输出的稳定性。在正极片底面开槽只需在模具设置对应的凸条即可实现电解液槽的制作，制作工艺简单，同时提升了电解液的储存量，使得正负极片的材料利用率得以提升，进而使得电池稳定使用的有效期限得以延长，提升了产品的质量。

更佳地，所述电解液槽18的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合。半圆形、梯形、矩形截面的电解液槽18具有较大的储存空间，可以开设较少的槽即可满足电解液的储存量要求。尖角形、弧形截面的电解液槽具有更平缓的结构使得正极片具有更佳的结构稳定性，可以并排连续设置，使得电解液分布更加均匀，也更易于流动，更便于接触正极片。

更佳地，所述电解液槽18在正极片的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列。连续排列使得正极片16底面具有更多的储液空间，并使电解液分布更加均匀；间隔排列的电解液槽18使得正极片16底面具有更多面积接触正极外壳，使其具有更好的结构稳定性，而且对金属集流网具有更好的夹持，保证具有最佳的接触和放电效果，使得电流电压输出更加稳定。

更佳地，所述电解液槽18在正极片16的底面呈十字形布置或井字形布置，使得电解液槽18彼此连通，更便于电解液内部流通，改善放电性能，提高电极片材料的利用率，使其保持持久稳定的放电性能。

更佳地，所述电解液槽18在正极片16的底面呈螺旋状布置或星形放射状布置，螺旋式电解液槽18可以分为单螺旋和复螺旋，复螺旋结构具有两个螺旋槽或多个螺旋槽组合，螺旋内端彼此连通，既保证内部流通性能改善放电性能，提高电极片材料利用率保持放电性能，又可以对金属集流网具有更好的夹持，保证具有最佳的接触和放电效果，使得电流电压输出更加稳定。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种锂锰钮扣电池，其特征在于：包括罩型负极盖、罩住负极盖开口侧的正极外壳、设于负极盖内的金属锂负极片、与所述负极片叠放设置的二氧化锰正极片、位于正极片和负极片之间的隔膜、位于正极片与正极外壳之间的金属集流网、位于负极盖和正极外壳之间环绕连接的密封圈，所述正极片靠近正极外壳一面设有电解液槽，储存在电解液槽的电解液，所述电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的6%-15%，所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽的槽侧面、槽底面并与正极外壳接触。

2.根据权利要求1所述的锂锰钮扣电池，其特征在于：所述电解液槽的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的8%-14%。

3.根据权利要求1或2所述的锂锰钮扣电池，其特征在于：所述电解液槽在正极片的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列。

4.根据权利要求1或2所述的锂锰钮扣电池，其特征在于：所述电解液槽在正极片的底面呈十字形布置或井字形布置，所述电解液槽在正极片的底面呈螺旋状布置或星形放射状布置。

5.根据权利要求1或2所述的锂锰钮扣电池，其特征在于：正极片的直径是密封圈的内直径的94.5%-97%，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的10%-12%。

6.根据权利要求1或2所述的锂锰钮扣电池，其特征在于：所述电解液槽是不规则排列的并且/或截面形状不规则的任何槽结构。

7.一种钮扣电池正极片，其特征在于：用于放置在钮扣电池的正极外壳内，所述钮扣电池正极片包括正极片本体，正极片本体的一个底面设有用于储存电解液的电解液槽并贴装金属集流网，所述电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的6%-15%，所述金属集流网紧贴于正极片的底面和电解液槽的槽侧面、槽底面与正极外壳接触。

8.根据权利要求7所述的钮扣电池正极片，其特征在于：所述电解液槽的截面为半圆形、梯形、矩形、尖角形、弧形的任意一种或组合，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的8%-14%。

9.根据权利要求7或8所述的钮扣电池正极片，其特征在于：所述电解液槽在正极片的底面呈并排平行连续排列或并排平行间隔排列，所述电解液槽在正极片的底面呈十字形布置或井字形布置或螺旋状布置或星形放射状布置。

10.根据权利要求7或8所述的钮扣电池正极片，其特征在于：正极片的直径是密封圈的内直径的94.5%-97%，电解液槽储存电解液的空间体积为正极片体积的10%-12%。