CN107180976B - 高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法 - Google Patents

高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池，包括圆柱形的电池外壳，芯杆，正极和锂带，正极和锂带之间设有隔膜，电池外壳的上端设有盖板，芯杆穿过盖板并悬于锂带的上方，芯杆的下端焊接有金属条，金属条伸入锂带内部，隔膜包覆在锂带的外侧，正极的外侧和电池外壳的内侧之间粘结导电石墨乳。本发明还公开了一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法。本发明芯杆的下部为薄的金属条，金属条体积小，减少了电池内部空间的占用，增加了电池内部可填充的锂带的量；相比于同一型号的电池提升了容量；正极外侧的导电石墨乳作为电池的正极，接触面积大，集流能力强，不占用电池内部的空间，适用于需要小电流输出的电子产品。

Description

高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，具体是一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法。
背景技术
能量型电池要求电池的额定容量高，适合于一些需要小电流输出的电子产品，输出电流主要为毫安级或更小电流。传统的能量型电池正极部分为棒状结构，中心有一根起集流作用的芯杆，该芯杆主要充当正极集流体，由于正极材料常常是由正极活性物质，粘合剂以及导电剂共同构成，导电性能偏差，需要的正极集流体与正极之间的接触面积较大才能保证良好的导电性能，这就使得芯杆设计的较粗，占据电池内部的空间，减少电池容量，如CR14250H的电池容量只有850mAh，其芯杆伸入电池内的下部正极中，影响电池容量的提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法，制造方法简单有效，制造的能量型电池内部空间利用率大，负极和正极活性物质填充度高，适用于使用小电流的电子产品，提高了电池容量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池，包括圆柱形的电池外壳，芯杆，正极和锂带，所述正极和所述锂带之间设有隔膜，所述电池外壳的上端设有盖板，所述芯杆穿过所述盖板并悬于所述锂带的上方，所述芯杆的下端焊接有金属条，所述金属条伸入所述锂带内部，所述隔膜包覆在所述锂带的外侧，所述正极的外侧和所述电池外壳的内侧之间涂有导电石墨乳。
进一步地，所述芯杆与所述盖板之间设有绝缘玻璃；所述盖板的下端面焊接有上绝缘片，所述盖板的一端设有注液孔，密封钉密封注液孔；所述电池外壳的底部铺有一层下绝缘片。
进一步地，所述锂带卷绕在所述金属条的周围，所述金属条的下端与下绝缘片留有一段距离；所述正极为中部为中空结构的圆柱状结构；所述锂带在中空结构内。
上述高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，包括以下步骤：
1)正极制备及入壳：将二氧化锰，导电剂，粘合剂，溶剂按质量比为(65～70)：(3～7)：(2～4)：(24～28)混合均匀制成正极粉；将正极粉烘干并预压造粒，将正极粉制成中空结构形成碳环式的正极；将电池外壳内壁涂刷导电石墨乳，将电池外壳底部焊接下绝缘片，将正极放入电池外壳中与导电石墨乳粘连；
2)负极制备及入壳：芯杆穿过盖板的中部和带孔的上绝缘片，芯杆下端焊接一根金属条，锂带作为负极，将锂带以金属条为中心轴卷绕压紧，将隔膜卷绕在锂带上，放入正极的中空结构中；
3)注液密封：电解液注入到电池内，电解液吸附在正极上，将电池上部密封。
进一步地，所述步骤1)中正极粉烘干的温度为150～180℃，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm。
进一步地，所述步骤1)的正极粉制成含有中空结构的圆柱形，中空结构与正极的体积比为1:1.8～2.0。
优选地，所述步骤1)中的导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨或碳纳米管中的一种或几种的组合，粘合剂为羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丁苯胶中的一种或几种的组合，溶剂为纯净水。
进一步地，所述步骤2)中金属条为镍条，隔膜为聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜包裹锂带后的体积与正极的中空结构的体积一致。
进一步地，所述步骤3)中的电解液为非水有机溶剂和溶质组成的混合液，非水有机溶剂为碳酸酯类或碳酸酯类与醚类的体积比为1:1的混合物，溶质为含锂盐的化合物。
优选地，所述碳酸酯类为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的一种或几种的组合；所述醚类为四氢呋喃、1,2-二甲氧乙烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、1,3-二氧戊烷或缩二乙二醇二甲醚中的一种或几种的组合；所述锂盐为高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂，所述电解液的浓度为1mol/L。
本发明1)芯杆由传统的伸入电池下部的较粗的棒状结构改成悬在电池上端的较短的芯杆和伸入电池内部活性物质的金属条的组合体，金属条体积小，减少了电池内部空间的占用，增加了电池内部可填充的锂带的量；金属条具有负极集流体的作用；2)相比于同一型号的CR14250H电池容量均有所增加，电池容量可增大到大于950mAh；3)正极外侧和电池外壳内侧之间的导电石墨乳作为电池的正极，接触面积大，集流能力强，不占用电池内部的空间。
附图说明
图1为本发明的轴向剖面图。
图2为本发明的径向剖面图。
图3为本发明的正极结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明，便于更清楚地了解本发明，但本发明不局限于下述具体实施方式。
本发明高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法所提到的“碳环式”的意思是：正极3为内为中空结构3.1的结构，正极3整体为圆柱形，正极3的径向截面为圆环状；另外正极3的组成材料中含有含碳的导电剂。
本发明的正极3和负极的锂带2与传统电池的正、负极设置相反，正极是半导体材料(二氧化锰)，导电剂和粘合剂组成，导电性能不好，正极集流体往往需要更大的接触面积，即大集流体；传统电池的正极集流体设置在中间，负极集流体设置在电池外壳附近，芯杆1作为正极集流体需要设计的较粗才能满足正极集流，较粗的芯杆1会占用电池内部活性物质的量；本发明中设置在电池外壳5附近的导电石墨乳5.2是正极集流体，接触面积很大，不占用电池内部的空间，同时保证了良好的导电性能和集流性能。
如图1、图2所示，一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池，整体呈圆柱形，电池外壳5位于电池的最外侧包覆内部结构，所述电池外壳5的上端设有盖板6，盖板6的下端面连接有上绝缘片1.3，上绝缘片1.3中部开孔，上绝缘片1.3的半径小于盖板6的半径；带有芯冒的较短的芯杆1穿过盖板6的中部和上绝缘片1.3的孔，芯杆1的杆部周布绝缘玻璃1.2，芯杆1的下部正对电池的锂带(负极)，芯杆1不与锂带2接触，仅悬在锂带2的上方，芯杆1的下端点焊可导电的金属条1.1，金属条1.1伸入锂带2内部并被锂带2包裹粘附，锂带2卷绕在金属条1.1的周围，并将金属条1.1压紧，金属条1.1可为镍条，金属条1.1具有负极集流体的作用；锂带2呈圆柱形，锂带2的外侧包覆有隔膜4，隔膜4可以为聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4的外侧为电池的正极3，正极3填充于电池外壳5与隔膜4之间，正极3是由二氧化锰，导电剂(碳黑、乙炔黑、导电石墨、碳纳米管中的一种或两种以上)和粘合剂(羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丁苯胶中的一种或两种以上)组成的；盖板6的一端有注液孔，密封钉1.4封闭盖板6的注液孔，密封钉1.4不与正极3接触，需要留有一定的距离，密封钉1.4与盖板6中心的距离大于上绝缘片1.3的半径；电池外壳5整个底部铺有一层下绝缘片5.1，金属条1.1的下端不可与下绝缘片5.1接触；电池外壳5与正极3的外侧之间涂有导电石墨乳5.2，导电石墨乳5.2具有正极集流体的作用。
如图1和图3所示，正极3内部为中空结构3.1的圆柱状结构，正极3由打环机打出中空结构3.1，中空结构3.1的体积与整个正极3的体积的比为1:1.8～2.0,，隔膜4的外侧紧贴于正极3的内壁，隔膜4的内侧紧贴着锂带2的外侧，锂带2充满正极3的中空结构3.1中，正极3附着有电解液，电解液由注液孔注入，并由密封钉1.4密封。本发明的芯杆1、金属片1.1以及锂带2电连通，本发明带有中空结构3.1的正极3、导电石墨乳5.2和电池外壳电连通，本发明增大了能量型电池内部空间的利用率，提升了电池容量。
本发明一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，包括以下步骤：
1)正极3制备及入壳：将二氧化锰，导电剂，粘合剂，溶剂按质量比为(65～70)：(3～7)：(2～4)：(24～28)混合均匀制成正极粉；将正极粉在150～180℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉制成中空结构3.1形成碳环式的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.8～2.0，正极3外形为圆柱形；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；其中导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨或碳纳米管中的一种或几种的组合，粘合剂为羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丁苯胶中的一种或几种的组合，溶剂为纯净水。
2)负极制备及入壳：芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根金属条1.1，金属条1.1为镍条，锂带2作为负极，将锂带2以金属条1.1为中心轴卷绕压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的中空结构3.1中；隔膜4为聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致。
3)注液密封：电解液注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部密封；电解液为非水有机溶剂和溶质组成的混合液，非水有机溶剂为碳酸酯类或碳酸酯类与醚类的体积比为1:1的混合物，溶质含锂盐的化合物，电解液浓度为1mol/L；其中碳酸酯类为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的一种或几种的组合；醚类为四氢呋喃、1,2-二甲氧乙烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、1,3-二氧戊烷(DOL)或缩二乙二醇二甲醚中的一种或几种的组合；锂盐为高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂。
实施例1
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为65：3：4：28混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.8；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为890mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例2
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.8；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为925mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例3
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为70：3：2：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.8；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为910mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例4
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为65：3：4：28混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为930mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例5
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为958mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例6
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为70：3：2：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:2.0；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为932mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例7
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为碳纳米管，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为890mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例8
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的乙炔黑和碳纳米管的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为955mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例9
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1:1.2，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为935mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例10
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为三氟甲基磺酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，1,2-二甲氧乙烷(DME)和1,3-二氧戊烷(DOL)的混合物，三者体积比为1:1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为940mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
实施例11
将二氧化锰，导电剂，粘合剂，纯净水按质量比为68：4：3：25混合均匀制成正极粉；将正极粉在160℃烘干并预压造粒，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm；将正极粉使用打环机制成带有中空结构3.1的正极3，中空结构3.1与正极3的体积比为1:1.9；将电池外壳5内壁涂刷导电石墨乳5.2，将电池外壳5底部焊接下绝缘片5.1，将正极3放入电池外壳5中与导电石墨乳5.2粘连；芯杆1穿过盖板6的中部和带孔的上绝缘片1.3，芯杆1下端焊接一根镍条，锂带2作为负极，将锂带2以镍条为中心轴卷绕成圆柱形并压紧，将隔膜4卷绕在锂带2上，放入正极3的圆柱形的中空结构3.1中；隔膜4为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜4包裹锂带2后的体积与正极3的中空结构3.1的体积一致；电解液由注液孔注入到电池内，电解液吸附在正极3上，将电池上部使用密封钉1.4密封成型。实施例中用到的导电剂为乙炔黑和导电石墨的组合物，两者的质量比为1.2:1，粘合剂采用聚四氟乙烯分散液(60％)，电解液的溶质为高氯酸锂，溶剂为碳酸丙烯酯(PC)，和四氢呋喃(THF)的混合物，三者体积比为1:1；电解液的浓度为1mol/L。
在同一条件下做电池的容量测试，即在23±3℃温度下，电池以1mA连续放电至电压为2.0V，计算电池输出的容量，使用本实施例方法制得的型号为CR14250H的电池的容量为925mAh，传统的CR14250H的电池容量为850mAh，本实施例制得的型号为CR14250H的电池高于传统的CR14250H电池容量。
如上述实施例1～11所示，对于型号为CR14250H的能量型电池，本发明的方法制得的CR14250H电池的电池容量均优于传统的CR14250H电池的电池容量，可应用于需要小电流输出的电子产品。
本说明书中未详细说明的内容为本领域普通技术人员公知的现有技术。
以上所述的具体实施方式仅仅是示意性的，本发明中所用到的技术术语的限定性修饰词仅为方便本发明的描述，本领域的普通技术人员在本发明高容量碳环式圆柱型锂锰电池及制造方法的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可衍生出很多形式，这些均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池，包括圆柱形的电池外壳(5)，芯杆(1)，正极(3)和锂带(2)，所述正极(3)和所述锂带(2)之间设有隔膜(4)，其特征在于：所述电池外壳(5)的上端设有盖板(6)，所述芯杆(1)穿过所述盖板(6)并悬于所述锂带(2)的上方，所述芯杆(1)的下端焊接有金属条(1.1)，所述金属条(1.1)伸入所述锂带(2)内部，所述隔膜(4)包覆在所述锂带(2)的外侧，所述正极(3)的外侧和所述电池外壳(5)的内侧之间涂有导电石墨乳(5.2)；所述锂带(2)卷绕在所述金属条(1.1)的周围；所述正极(3)为中部为中空结构(3.1)的圆柱状结构；所述锂带(2)在中空结构(3.1)内；正极粉制成中空结构形成碳环式的正极；中空结构(3.1)与正极(3)的体积比为1:1.8～2.0。
2.根据权利要求1所述的高容量碳环式圆柱型锂锰电池，其特征在于：所述芯杆(1)与所述盖板(6)之间设有绝缘玻璃(1.2)；所述盖板(6)的下端面焊接有上绝缘片(1.3)，所述盖板(6)的一端设有注液孔，密封钉(1.4)密封注液孔；所述电池外壳(5)的底部铺有一层下绝缘片(5.1)。
3.根据权利要求1所述的高容量碳环式圆柱型锂锰电池，其特征在于：所述金属条(1.1)的下端与下绝缘片(5.1)留有一段距离。
4.一种如权利要求1所述高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)正极(3)制备及入壳：将二氧化锰，导电剂，粘合剂，溶剂按质量比为(65～70)：(3～7)：(2～4)：(24～28)混合均匀制成正极粉；将正极粉烘干并预压造粒，将正极粉制成中空结构(3.1)形成碳环式的正极(3)；将电池外壳(5)内壁涂刷导电石墨乳(5.2)，将电池外壳(5)底部焊接下绝缘片(5.1)，将正极(3)放入电池外壳(5)中与导电石墨乳(5.2)粘连；
2)负极制备及入壳：芯杆(1)穿过盖板(6)的中部和带孔的上绝缘片(1.3)，芯杆(1)下端焊接一根金属条(1.1)，锂带(2)作为负极，将锂带(2)以金属条(1.1)为中心轴卷绕压紧，将隔膜(4)卷绕在锂带(2)上，放入正极(3)的中空结构(3.1)中；
3)注液密封：电解液注入到电池内，电解液吸附在正极(3)上，将电池上部密封。
5.根据权利要求4所述的一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中正极粉烘干的温度为150～180℃，预压造粒的颗粒粒径为250～830μm。
6.根据权利要求5所述的一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于：所述步骤1)中的导电剂为碳黑、乙炔黑、导电石墨或碳纳米管中的一种或几种的组合，粘合剂为羧甲基纤维素钠、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯和聚丁苯胶中的一种或几种的组合，溶剂为纯净水。
7.根据权利要求4所述的一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于：所述步骤2)中金属条(1.1)为镍条，隔膜(4)为聚乙烯、聚丙烯或聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯微孔隔膜，隔膜(4)包裹锂带(2)后的体积与正极(3)的中空结构(3.1)的体积一致。
8.根据权利要求4所述的一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于：所述步骤3)中的电解液为非水有机溶剂和溶质组成的混合液，非水有机溶剂为碳酸酯类或碳酸酯类与醚类的体积比为1:1的混合物，溶质为含锂盐的化合物。
9.根据权利要求8所述的一种高容量碳环式圆柱型锂锰电池的制造方法，其特征在于：所述碳酸酯类为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的一种或几种的组合；所述醚类为四氢呋喃、1,2-二甲氧乙烷、二甲氧基乙烷、二乙氧基乙烷、1,3-二氧戊烷或缩二乙二醇二甲醚中的一种或几种的组合；所述锂盐为高氯酸锂或三氟甲基磺酸锂，所述电解液的浓度为1mol/L。
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