CN111403799B - 异形锂电池及车载烧水壶 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了异形锂电池，包括：环形壳体，其上端和下端分别由上封盖和下封盖封闭，上封盖和下封盖均呈环形；电芯，其设置在环形壳体内部，电芯包括卷绕在一起的正极片、隔膜和负极片，电芯还包括填充在环形壳体内的电解液；正极片的制备方法包括：取多孔铝箔，多孔铝箔上间隔形成有通孔；将石墨烯分散在N‑甲基吡咯烷酮中形成石墨烯分散液，将石墨烯分散液喷涂在多孔铝箔表面的通孔周围，并干燥；在多孔铝箔正反两面涂覆第一正极浆料，烘干，形成第一正极浆料层；在第一正极浆料层上间隔冲压出凹槽，然后涂覆第二正极浆料，烘干，压实，得正极片。本发明能够较好地满足柱状产品的供电需求，并且具有高倍率、可快充、耐高温的优点。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域。更具体地说，本发明涉及一种异形锂电池及车载水壶。
背景技术
锂电池具有能量密度高、寿命长、自放电小等优点，已经成为电子产品、小型家电的主要能源。但是，目前的锂电池大多呈立方体形或圆柱体形，不能满足各种场景的需求。比如车辆内部空间有限，利用现有的锂电池供电，设计出来的烧水壶显然无法实现合理利用空间的目标。因此，亟需设计一种能够一定程度克服上述缺陷的技术方案。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种异形锂电池，其能够较好地满足柱状产品的供电需求，并且具有高倍率、可快充、耐高温的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了异形锂电池，包括：
环形壳体，其上端和下端分别由上封盖和下封盖封闭，所述上封盖和所述下封盖均呈环形；
电芯，其设置在环形壳体内部，所述电芯包括卷绕在一起的正极片、隔膜和负极片，所述电芯还包括填充在环形壳体内的电解液；
所述正极片的制备方法包括：取多孔铝箔，所述多孔铝箔上间隔形成有通孔；将石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮中形成石墨烯分散液，将石墨烯分散液喷涂在所述多孔铝箔表面的通孔周围，并干燥；在多孔铝箔正反两面涂覆第一正极浆料，烘干，形成第一正极浆料层；在第一正极浆料层上间隔冲压出凹槽，然后涂覆第二正极浆料，烘干，压实，得正极片；所述第一正极浆料由正极活性物质、碳纳米管、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；所述第二正极浆料由正极活性物质、导电炭黑、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；
所述负极片的制备方法包括：取多孔铜箔，所述多孔铜箔上间隔形成有通孔；将碳纳米管分散在乙醇中形成碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液喷涂在所述多孔铜箔表面的通孔周围，并干燥；在所述多孔铜箔的正反两面涂覆负极浆料，烘干，压实，得负极片；所述负极浆料由负极活性物质、导电炭黑、碳纳米管、粘结剂混合而成；
所述隔膜的材质为聚丙烯纤维；
所述电解液由六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丁二酸酐、1,3-丙磺酸内酯组成。
优选的是，所述的异形锂电池，所述正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂中的一种或两种的混合。
优选的是，所述的异形锂电池，石墨烯分散液中的石墨烯为纳米石墨烯粉，石墨烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:20。
优选的是，所述的异形锂电池，第一正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、2％～7％的碳纳米管、1％～10％的粘结剂；第二正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、1％～10％的导电炭黑、5％～15％的粘结剂；粘结剂为聚偏氟乙烯。
优选的是，所述的异形锂电池，所述负极浆料包括90～95％的硬碳、1％～5％的导电炭黑、1％～5％的碳纳米管、1％～5％的羧甲基纤维素钠。
优选的是，所述的异形锂电池，电解液由以下重量份的原料组成：六氟磷酸锂9份、二氟草酸硼酸锂4份、四氟硼酸锂0.2份、二氟磷酸锂0.2份、碳酸乙烯酯20份、碳酸甲乙酯50份、丁二酸酐2份、1,3-丙磺酸内酯1份。
优选的是，所述的异形锂电池，所述环形壳体的内侧表面设置有正极柱。
本发明还提供了车载烧水壶，包括水壶本体；加热系统；所述的异形锂电池，用于为加热系统供电。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的锂电池呈环形，可以较好地与柱状的水壶组装、配合，比如套设在水壶外，形成空间利用更加合理的产品，并且散热面积大幅度增加，散热效果相比于传统电池得到增强。本发明利用石墨烯分散液对多孔铝箔进行处理，然后依次进行第一正极浆料和第二正极浆料的涂覆，用碳纳米管分散液对多孔铜箔进行处理，较好地改善了正极活性物质与铝箔之间和负极活性物质与铜箔之间的导电效果，降低了内阻，提升了锂电池的倍率性能，还提升了充电速度。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
在一种技术方案中，如图1所示，异形锂电池，包括：
环形壳体，其上端和下端分别由上封盖和下封盖封闭，所述上封盖和所述下封盖均呈环形；
电芯，其设置在环形壳体内部，所述电芯包括卷绕在一起的正极片、隔膜和负极片，所述电芯还包括填充在环形壳体内的电解液；
所述正极片的制备方法包括：取多孔铝箔，所述多孔铝箔上间隔形成有通孔；将石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮中形成石墨烯分散液，将石墨烯分散液喷涂在所述多孔铝箔表面的通孔周围，并干燥；在多孔铝箔正反两面涂覆第一正极浆料，烘干，形成第一正极浆料层；在第一正极浆料层上间隔冲压出凹槽，然后涂覆第二正极浆料，烘干，压实，得正极片；所述第一正极浆料由正极活性物质、碳纳米管、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；所述第二正极浆料由正极活性物质、导电炭黑、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；
所述负极片的制备方法包括：取多孔铜箔，所述多孔铜箔上间隔形成有通孔；将碳纳米管分散在乙醇中形成碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液喷涂在所述多孔铜箔表面的通孔周围，并干燥；在所述多孔铜箔的正反两面涂覆负极浆料，烘干，压实，得负极片；所述负极浆料由负极活性物质、导电炭黑、碳纳米管、粘结剂混合而成；
所述隔膜的材质为聚丙烯纤维；
所述电解液由六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丁二酸酐、1,3-丙磺酸内酯组成。
本技术方案中，环形壳体如图1所示，由内筒、外筒、上封盖和下封盖组成，电芯卷绕在内筒外，卷绕方式使得本发明更适合工业生产。石墨烯分散液和碳纳米管分散液均可通过现有技术获得，分别处理多孔铝箔和多孔铜箔，然后再进行涂覆浆料的操作，分别形成正极片和负极片。利用石墨烯分散液对多孔铝箔进行处理，用碳纳米管分散液对多孔铜箔进行处理，较好地改善了正极活性物质与铝箔之间和负极活性物质与铜箔之间的导电效果，降低了内阻，提升了锂电池的倍率性能，还提升了充电速度。正极片的制备中还包括依次进行的第一正极浆料和第二正极浆料的涂覆，第一正极浆料的导电性好于第二正极浆料，进一步改善了正极活性物质与铝箔的导电效果，第一正极浆料干燥后进行冲压处理，使得第一正极浆料和第二正极浆料能够紧密结合，并便于发挥协同作用。本技术方案未特别说明的材料均可采用商用产品。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，所述正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂中的一种或两种的混合，优选为磷酸铁锂。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，石墨烯分散液中的石墨烯为纳米石墨烯粉，石墨烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:20。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，第一正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、2％～7％的碳纳米管、1％～10％的粘结剂；第二正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、1％～10％的导电炭黑、5％～15％的粘结剂；粘结剂为聚偏氟乙烯。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，所述负极浆料包括90～95％的硬碳、1％～5％的导电炭黑、1％～5％的碳纳米管、1％～5％的羧甲基纤维素钠。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，电解液由以下重量份的原料组成：六氟磷酸锂9份、二氟草酸硼酸锂4份、四氟硼酸锂0.2份、二氟磷酸锂0.2份、碳酸乙烯酯20份、碳酸甲乙酯50份、丁二酸酐2份、1,3-丙磺酸内酯1份。
在另一种技术方案中，所述的异形锂电池，所述环形壳体的内侧表面设置有正极柱。正极柱的设置位置方便与柱状产品电连接，正极柱可以环形设置多个。
本发明还提供了车载烧水壶，包括水壶本体；加热系统；所述的异形锂电池，用于为加热系统供电。优选的，异形锂电池套设在水壶本体外，为加热系统供电，进而使得整个车载烧水壶产品更加紧凑，节约车辆内部有限的空间。
以下以一个具体实施例具体说明：
实施例1：
异形锂电池，包括：环形壳体，其上端和下端分别由上封盖和下封盖封闭，所述上封盖和所述下封盖均呈环形；电芯，其设置在环形壳体内部，所述电芯包括卷绕在一起的正极片、隔膜和负极片，所述电芯还包括填充在环形壳体内的电解液；
所述正极片的制备方法包括：取多孔铝箔，所述多孔铝箔上间隔形成有通孔；将石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮中形成石墨烯分散液，将石墨烯分散液喷涂在所述多孔铝箔表面的通孔周围，并干燥；在多孔铝箔正反两面涂覆第一正极浆料，烘干，形成第一正极浆料层；在第一正极浆料层上间隔冲压出凹槽，然后涂覆第二正极浆料，烘干，压实，得正极片；所述第一正极浆料由正极活性物质、碳纳米管、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；所述第二正极浆料由正极活性物质、导电炭黑、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；
所述负极片的制备方法包括：取多孔铜箔，所述多孔铜箔上间隔形成有通孔；将碳纳米管分散在乙醇中形成碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液喷涂在所述多孔铜箔表面的通孔周围，并干燥；在所述多孔铜箔的正反两面涂覆负极浆料，烘干，压实，得负极片；所述负极浆料由负极活性物质、导电炭黑、碳纳米管、粘结剂混合而成；
所述隔膜的材质为聚丙烯纤维；
所述正极活性物质为磷酸铁锂。
石墨烯分散液中的石墨烯为纳米石墨烯粉，石墨烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:20。
第一正极浆料包括90％的正极活性物质、5％的碳纳米管、4％的粘结剂；第二正极浆料包括90％的正极活性物质、5％的导电炭黑、4％的粘结剂；粘结剂为聚偏氟乙烯。所述负极浆料包括90％的硬碳、3％的导电炭黑、2％的碳纳米管、4％的羧甲基纤维素钠。电解液由以下重量份的原料组成：六氟磷酸锂9份、二氟草酸硼酸锂4份、四氟硼酸锂0.2份、二氟磷酸锂0.2份、碳酸乙烯酯20份、碳酸甲乙酯50份、丁二酸酐2份、1,3-丙磺酸内酯1份。
将上述方法制得的正极极片、负极极片、以及隔膜采用卷绕的方式卷绕成电芯，将电芯放入环形壳体内，在真空条件下烘烤30小时，装配、注电解液、化成、分容，形成磷酸铁锂电池。标称容量为2000mAh。
对比例1：
不使用石墨烯分散液处理铝箔，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。
对比例2：
将第一正极浆料和第二正极浆料混合一次涂覆，其余参数与实施例1中的完全相同，工艺过程也完全相同。
由上表可知，实施例1相比于对比例1和对比例2，在倍率性能和充电性能方面均有较大提升。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明异形锂电池的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (3)
1.异形锂电池，其特征在于，包括：
环形壳体，其上端和下端分别由上封盖和下封盖封闭，所述上封盖和所述下封盖均呈环形；
电芯，其设置在环形壳体内部，所述电芯包括卷绕在一起的正极片、隔膜和负极片，所述电芯还包括填充在环形壳体内的电解液；
所述正极片的制备方法包括：取多孔铝箔，所述多孔铝箔上间隔形成有通孔；将石墨烯分散在N-甲基吡咯烷酮中形成石墨烯分散液，将石墨烯分散液喷涂在所述多孔铝箔表面的通孔周围，并干燥；在多孔铝箔正反两面涂覆第一正极浆料，烘干，形成第一正极浆料层；在第一正极浆料层上间隔冲压出凹槽，然后涂覆第二正极浆料，烘干，压实，得正极片；所述第一正极浆料由正极活性物质、碳纳米管、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；所述第二正极浆料由正极活性物质、导电炭黑、粘结剂、N-甲基吡咯烷酮混合而成；
所述负极片的制备方法包括：取多孔铜箔，所述多孔铜箔上间隔形成有通孔；将碳纳米管分散在乙醇中形成碳纳米管分散液，将碳纳米管分散液喷涂在所述多孔铜箔表面的通孔周围，并干燥；在所述多孔铜箔的正反两面涂覆负极浆料，烘干，压实，得负极片；所述负极浆料由负极活性物质、导电炭黑、碳纳米管、粘结剂混合而成；
所述隔膜的材质为聚丙烯纤维；
所述电解液由六氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、丁二酸酐、1,3-丙磺酸内酯组成；
所述正极活性物质为磷酸铁锂、磷酸锰铁锂中的一种或两种的混合；
石墨烯分散液中的石墨烯为纳米石墨烯粉，石墨烯与N-甲基吡咯烷酮的质量比为1:20；
第一正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、2％～7％的碳纳米管、1％～10％的粘结剂；第二正极浆料包括80％～95％的正极活性物质、1％～10％的导电炭黑、5％～15％的粘结剂；粘结剂为聚偏氟乙烯；
所述负极浆料包括90～95％的硬碳、1％～5％的导电炭黑、1％～5％的碳纳米管、1％～5％的羧甲基纤维素钠；
电解液由以下重量份的原料组成：六氟磷酸锂9份、二氟草酸硼酸锂4份、四氟硼酸锂0.2份、二氟磷酸锂0.2份、碳酸乙烯酯20份、碳酸甲乙酯50份、丁二酸酐2份、1,3-丙磺酸内酯1份。
2.如权利要求1所述的异形锂电池，其特征在于，所述环形壳体的内侧表面设置有正极柱。
3.车载烧水壶，其特征在于，包括水壶本体；加热系统；权利要求1～2任一所述的异形锂电池，用于为加热系统供电。
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