CN108963324A - 一种电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电池及其制备方法，属于电池技术领域。电池的螺旋金属导电丝设置于负极柱内，隔膜包覆于负极柱外，正极层包覆设置在隔膜的远离负极柱的一侧，壳层设置于正极层的远离隔膜的一侧。电池的制备方法，包括如下步骤：(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将负极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体。(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体。(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将正极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体。(4)、在第三柱体表面设置壳层。此电池的制备方法简单，制备得到的电池体积小。

Description

一种电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池及其制备方法。
背景技术
电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正极、负极之分。
现有技术中，圆柱型电池大部分是通过极片卷绕形成卷芯，卷芯套入壳体而形成，而决定圆柱型电池高度的是极片的宽度，6mm宽度以下的极片卷绕是非常困难的，因此由卷绕的方式制作6mm高度以下的小圆柱电池也变得极其困难。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种电池，电池体积小。
本发明的第二目的在于提供一种电池的制备方法，制作简单、操作方便。
基于上述第一目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电池，包括负极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、正极层和壳层，螺旋金属导电丝设置于负极柱内，隔膜包覆于负极柱外，正极层包覆设置在隔膜的远离负极柱的一侧，壳层设置于正极层的远离隔膜的一侧。
一种电池，包括正极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、负极层和壳层，螺旋金属导电丝设置于正极柱内，隔膜包覆于正极柱外，负极层包覆设置在隔膜的远离正极柱的一侧，壳层设置于负极层的远离隔膜的一侧。
基于上述第二目的，本发明是采用以下技术方案实现的：
一种电池的制备方法，包括如下步骤：(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将负极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体；(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将正极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体；(4)、在第三柱体表面设置壳层。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一次烘烤和第二次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述负极料包括石墨材料、粘接剂、第一导电碳和羧甲基纤维素。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述负极料按照重量份计，包括95－98重量份的石墨材料、1－2重量份的粘接剂、0.5－1.5重量份的第一导电碳和0.5－1.5重量份的羧甲基纤维素。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述正极料包括钴酸锂、第二导电碳和聚偏氟乙烯。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述正极料包括94－97重量份的钴酸锂、2－4重量份的第二导电碳和1－2重量份的聚偏氟乙烯。
进一步地，本发明较佳的实施例中，上述第一管件的内壁和第二管件的内壁均设置有不粘层。
一种电池的制备方法，包括如下步骤：(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将正极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体；(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将负极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体；(4)、在第三柱体表面设置壳层。
与现有技术相比，本发明的较佳实施例提供的电池的有益效果包括：通过设置螺旋金属导电丝为电池的卷芯，形成负极的导电材料，卷芯的宽度和高度可以较小，从而制造出的电池的高度和宽度较小，减小电池的体积，对一些体积较小的产品来说，可以安装更小的电池，满足客户的需求。
本发明提供的电池的制备方法的有益效果包括：第一柱体是内部设置有螺旋金属导电丝的负极柱，再在负极柱的表面设置隔膜，后设置正极层，使负极柱与正极层之间通过隔膜隔开，在设置壳层得到电池。制备方法简单，操作方便。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的电池及其制备方法进行具体说明。
电池包括负极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、正极层和壳层，螺旋金属导电丝设置于负极柱内，隔膜包覆于负极柱外，正极层包覆设置在隔膜的远离负极柱的一侧，壳层设置于正极层的远离隔膜的一侧。可选地，电池为小圆柱锂离子电池。
详细地，螺旋金属导电丝设置成金属弹簧状。螺旋金属导电丝的极性为负极，保证电池具有良好的导电性，同时，设置成螺旋状金属导电丝，可以减少导电金属物的用量体积，提升空间利用率，减小电池的体积。
可选地，金属导电丝的直径为0.05－0.2mm，螺旋金属导电丝的直径为1－5mm，得到的电池的直径越小。需要说明的是：金属导电丝可以是铜导电丝、不锈钢导电丝、合金导电丝或者铝导电丝等。
此电池为内层为负极、外层为正极的电池，通过设置螺旋金属导电丝为电池的卷芯，形成负极的导电材料，卷芯的宽度和高度可以较小，从而制造出的电池的高度和宽度较小，减小电池的体积，对一些体积较小的产品来说，可以安装更小的电池，满足客户的需求。
详细地，螺旋金属导电丝设置成金属弹簧状。螺旋金属导电丝的极性为正极，保证电池具有良好的导电性，同时，设置成螺旋状金属导电丝，可以减少导电金属物的用量体积，提升空间利用率，减小电池的体积。
类似的实施方式为：电池也可以是内层为正极、外层为负极的电池。电池包括正极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、负极层和壳层，螺旋金属导电丝设置于正极柱内，隔膜包覆于正极柱外，负极层包覆设置在隔膜的远离正极柱的一侧，壳层设置于负极层的远离隔膜的一侧。可选地，电池为小圆柱锂离子电池。
本实施例中，内层为负极、外层为正极的电池的制备方法包括如下步骤：
(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将负极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体。使螺旋金属导电丝位于第一柱体内，负极料经过第一次烘烤凝固以后形成负极柱，螺旋金属导电丝设置于负极柱内。
具体地，负极料是一种混合浆料，负极浆料的黏度为50000－80000mPa.s，形成胶状物，以便倒入第一管件内。负极料包括石墨材料、粘接剂、第一导电碳和羧甲基纤维素，将其混合，用来形成负极柱。可选地，石墨材料为紫宸的FT－1，粘接剂为瑞翁的SBR，第一导电碳为汇普的Super－P。
可选地，负极料按照重量份计，包括95－98重量份的石墨材料、1－2重量份的粘接剂、0.5－1.5重量份的第一导电碳和0.5－1.5重量份的羧甲基纤维素。
优选地，负极料按照质量百分数计，包括96.60％的石墨材料(紫宸的FT－1)，1.40％的粘接剂(瑞翁的SBR)，1.00％的第一导电碳(汇普的Super－P)和1.00％的羧甲基纤维素(CMC)。
需要说明的是：第一管件为不锈钢圆管，为了便于第一柱体从第一管件内取出，第一管件的内壁设置有不粘层，不粘层为现有的不粘层，例如：有机硅改性树脂。
可选地，第一次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min，以便使负极料凝固，从而形成内部设置有螺旋金属导电丝的负极柱，电池的使用寿命较长。
(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体。具体地，将第一柱体置于配置好的陶瓷隔膜液内浸泡5－10s，烘烤，在第一柱体表面形成隔膜层得到第二柱体。
(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将正极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体。在第二柱体的表面形成正极层，经过第二次烘烤凝固以后形成第三柱体，第三柱体包括内部设置有螺旋金属导电丝的负极柱、隔膜和正极层。
具体地，正极料是一种混合浆料，正极浆料的黏度为30000－50000mPa.s，形成胶状物，以便倒入第二管件内。正极料包括钴酸锂、第二导电碳和聚偏氟乙烯，将其混合，用来形成正极层。可选地，钴酸锂为科恒的LCO－103，第二导电碳包括汇普的Super－P和汇普的KS－6，聚偏氟乙烯为苏威的5130。
可选地，正极料按照重量份计，包括94－97重量份的钴酸锂、2－4重量份的第二导电碳和1－2重量份的聚偏氟乙烯。
优选地，负极料按照质量百分数计，包括95.50％的钴酸锂(科恒的LCO－103)，2.10％的导电碳1(汇普的Super－P)，1.00％的导电碳2(汇普的KS－6)和1.40％的聚偏氟乙烯(PVDF，苏威的5130)。
需要说明的是：第二管件为不锈钢圆管，为了便于第三柱体从第二管件内取出，第二管件的内壁设置有不粘层，不粘层为现有的不粘层，例如：有机硅改性树脂。
可选地，第二次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min，以便使正极料凝固，从而形成正极层，电池的使用寿命较长。
(4)、取出第三柱体以后，真空烘烤第三柱体，去除第三柱体内的水分，使第三柱体完全干燥形成料芯。可选地，真空烘烤的烘烤真空度为－0.098MPa，烘烤时间为8－10h。
在料芯外包覆一层导电胶纸，并将其浸泡在电解液内，以便发生化学反应，以便后续电池的使用。
(5)、在第三柱体表面设置壳层。将浸泡了电解液后的料芯放入壳层内，盖上壳盖，形成电池，并进行检测、入库。形成体积小的电池，满足客户的需求。
类似的实施方式为：内层为正极、外层为负极的电池的制备方法包括如下步骤：
(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将正极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体。使螺旋金属导电丝位于第一柱体内，正极料经过第一次烘烤凝固以后形成正极柱，螺旋金属导电丝设置于正极柱内。
本方法步骤的正极料与上述正极料一致。可选地，正极料导入第一管件以后，使用1kg－10kg的力压实正极料。
第一管件为不锈钢圆管，为了便于第一柱体从第一管件内取出，第一管件的内壁设置有不粘层，不粘层为现有的不粘层，例如：有机硅改性树脂。
可选地，第一次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min，以便使正极料凝固，从而形成内部设置有螺旋金属导电丝的正极柱，电池的使用寿命较长。
(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体。具体地，将第一柱体置于配置好的陶瓷隔膜液内浸泡5－10s，烘烤，在第一柱体表面形成隔膜层得到第二柱体。
(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将负极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体。在第二柱体的表面形成负极层，经过第二次烘烤凝固以后形成第三柱体，第三柱体包括内部设置有螺旋金属导电丝的正极柱、隔膜和负极层。
本方法步骤的负极料与上述负极料一致。可选地，负极料导入第二管件以后，使用1kg－10kg的力压实负极料。
需要说明的是：第二管件为不锈钢圆管，为了便于第三柱体从第二管件内取出，第二管件的内壁设置有不粘层，不粘层为现有的不粘层，例如：有机硅改性树脂。
可选地，第二次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min，以便使正极料凝固，从而形成正极层，电池的使用寿命较长。
(4)、取出第三柱体以后，真空烘烤第三柱体，去除第三柱体内的水分，使第三柱体完全干燥形成料芯。可选地，真空烘烤的烘烤真空度为－0.098MPa，烘烤时间为8－10h。
在料芯外包覆一层导电胶纸，并将其浸泡在电解液内，以便发生化学反应，以便后续电池的使用。
(5)、在第三柱体表面设置壳层。将浸泡了电解液后的料芯放入壳层内，盖上壳盖，形成电池，并进行检测、入库。形成体积小的电池，满足客户的需求。
实施例1
电池的制备方法，包括如下步骤：(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将负极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体；(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将正极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体；(4)、在第三柱体表面设置壳层。
实施例2
电池的制备方法，包括如下步骤：(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将正极料倒入第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体；(2)、在第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；(3)、将第二柱体置于第二管件内，再将负极料倒入第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体；(4)、在第三柱体表面设置壳层。
实施例3
电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)、配置负极料。负极料按照重量份计，包括石墨材料(95份、96份、97份或98份)、粘接剂(1份、1.5份或2份)、第一导电碳(0.5份、1份或1.5份)和羧甲基纤维素(0.5份、1份或1.5份)，将其混合均匀得到负极料。
(2)、先将螺旋金属导电丝置于内壁设置有不粘层的第一管件内，再将配置好的负极料倒入第一管件中，在烘烤温度(120℃、130℃或140℃)、烘烤时间(5min、8min或10min)的条件下第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体。
(3)、将第一柱体置于配置好的陶瓷隔膜液内浸泡5s、8s或10s，烘烤，在第一柱体表面形成隔膜层得到第二柱体。
(4)、配置正极料。正极料按照重量份计，包括钴酸锂(94份、95份、96份或97份)、第二导电碳(2份、3份或4份)和聚偏氟乙烯(1份、1.5份或2份)，将其混合均匀得到正极料。
(5)、将第二柱体置于内壁设置有不粘层的第二管件内，再将配置好的正极料倒入第二管件中，在烘烤温度(120℃、130℃或140℃)、烘烤时间(5min、8min或10min)的条件下第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体。
(6)、取出第三柱体以后，在真空度为－0.098MPa，烘烤时间为(8h、9h或10h)的条件下真空烘烤第三柱体得到料芯。在料芯外包覆一层导电胶纸，并将其浸泡在电解液(电解液为现有的电池电解液，本实施例未对其进行改进)内。
(7)、将浸泡了电解液后的料芯放入壳层内，盖上壳盖，形成电池，并进行检测、入库。
实施例4
电池的制备方法，包括如下步骤：
(1)、配置正极料。正极料按照重量份计，包括钴酸锂(94份、95份、96份或97份)、第二导电碳(2份、3份或4份)和聚偏氟乙烯(1份、1.5份或2份)，将其混合均匀得到正极料。
(2)、先将螺旋金属导电丝置于内壁设置有不粘层的第一管件内，再将配置好的正极料倒入第一管件中，使用1kg、5kg或10kg的力压实正极料，在烘烤温度(120℃、130℃或140℃)、烘烤时间(5min、8min或10min)的条件下第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出第一柱体。
(3)、将第一柱体置于配置好的陶瓷隔膜液内浸泡5s、8s或10s，，烘烤，在第一柱体表面形成隔膜层得到第二柱体。
(4)、配置负极料。负极料按照重量份计，包括石墨材料(95份、96份、97份或98份)、粘接剂(1份、1.5份或2份)、第一导电碳(0.5份、1份或1.5份)和羧甲基纤维素(0.5份、1份或1.5份)，将其混合均匀得到负极料。
(5)、将第二柱体置于内壁设置有不粘层的第二管件内，再将配置好的负极料倒入第二管件中，使用1kg、5kg或10kg的力压实负极料，在烘烤温度(120℃、130℃或140℃)、烘烤时间(5min、8min或10min)的条件下第二次烘烤凝固得到第三柱体，从第二管件中取出第三柱体。
(6)、取出第三柱体以后，在真空度为－0.098MPa，烘烤时间为(8h、9h或10h)的条件下真空烘烤第三柱体得到料芯。在料芯外包覆一层导电胶纸，并将其浸泡在电解液(电解液为现有的电池电解液，本实施例未对其进行改进)内。
(7)、将浸泡了电解液后的料芯放入壳层内，盖上壳盖，形成电池，并进行检测、入库。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括负极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、正极层和壳层，所述螺旋金属导电丝设置于所述负极柱内，所述隔膜包覆于所述负极柱外，所述正极层包覆设置在所述隔膜的远离所述负极柱的一侧，所述壳层设置于所述正极层的远离所述隔膜的一侧。
2.一种如权利要求1所述的电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将负极料倒入所述第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出所述第一柱体；
(2)、在所述第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；
(3)、将所述第二柱体置于第二管件内，再将正极料倒入所述第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从所述第二管件中取出所述第三柱体；
(4)、在所述第三柱体表面设置壳层。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一次烘烤和所述第二次烘烤的烘烤温度为120－140℃，烘烤时间为5－10min。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述负极料包括石墨材料、粘接剂、第一导电碳和羧甲基纤维素。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述负极料按照重量份计，包括95－98重量份的石墨材料、1－2重量份的粘接剂、0.5－1.5重量份的第一导电碳和0.5－1.5重量份的羧甲基纤维素。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述正极料包括钴酸锂、第二导电碳和聚偏氟乙烯。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述正极料包括94－97重量份的钴酸锂、2－4重量份的第二导电碳和1－2重量份的聚偏氟乙烯。
8.根据权利要求2－7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第一管件的内壁和所述第二管件的内壁均设置有不粘层。
9.一种电池，其特征在于，包括正极柱、螺旋金属导电丝、隔膜、负极层和壳层，所述螺旋金属导电丝设置于所述正极柱内，所述隔膜包覆于所述正极柱外，所述负极层包覆设置在所述隔膜的远离所述正极柱的一侧，所述壳层设置于所述负极层的远离所述隔膜的一侧。
10.一种如权利要求9所述的电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)、先将螺旋金属导电丝置于第一管件内，再将正极料倒入所述第一管件中，第一次烘烤凝固得到第一柱体，从第一管件中取出所述第一柱体；
(2)、在所述第一柱体表面包覆隔膜得到第二柱体；
(3)、将所述第二柱体置于第二管件内，再将负极料倒入所述第二管件中，第二次烘烤凝固得到第三柱体，从所述第二管件中取出所述第三柱体；
(4)、在所述第三柱体表面设置壳层。
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