CN1315217C - 针管式锂锰电池及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种针管式锂锰电池及其制造方法，属于锂锰电池技术。该电池的壳体公称直径为Φ2.0～Φ5.0毫米，公称全高为20～80毫米，密封体采用圆柱形橡胶。正极材料的配方为二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0%～48.0%)∶(4.2%～4.4%)∶(1.0%～3.0%)∶(1.3%～1.5%)∶(5.0%～5.5%)∶(37.0%～40.0%)。该电池的制备方法，其过程包括正极材料的配方和正极片制造、电池装配过程。本发明的优点在于，由于正极材料中减少了聚四氟乙烯乳液添加量，增加了石墨含量，使得正极材料的导电性增加，克服了现行配方电池内阻大，负载平台过低，并且价格高的缺点。该针管式锂锰电池具有特殊应用性。

Description

针管式锂锰电池及其制造方法

                                技术领域

本发明涉及一种针管式锂锰电池及其制造方法，属于锂锰电池技术。

                                背景技术

目前，常规锂锰电池的制造方法：

1.正极配方和正极片制造：

二氧化锰+乙炔黑+石墨+聚四氟乙烯乳液+无水乙醇+纯净水＝(47.0％～48.0％)+(4.2％～4.4％)+(0.8％～1.1％)+(3.0％～4.0％)+(5.0％～5.5％)+(37.0％～40.0％)。

用以上配方配制成电池正极浆料，经过烘干，去除浆料中的水分，在碾轧机上与按一定尺寸裁剪好的铝拉网一起轧成规定厚度的正极粉片。再将正极粉片裁剪成规定尺寸，并在正极粉片的一端点焊镀镍钢带正极耳，用真空干燥法处理，即制成正极片待用。

2.电池装配：

在相对湿度小于3％的干燥环境下，进行电池的装配。

(1)先按规定尺寸裁好锂带，在锂带的适当部位压上负极耳；

(2)按规定尺寸裁好锂电池隔膜；

(3)正极片和锂带之间放入此隔膜后，用卷绕机将层叠摞放的正极片、隔膜、锂带一起紧紧卷绕成极组；

(4)将极组插入钢制电池壳，点焊负极于钢壳底部；

(5)用真空注液法向钢壳内灌注定量的电解液；

(6)在电池盖与钢壳体之间套入绝缘密封圈，电池盖点焊在正极耳上，并将电池盖压在钢壳内；

(7)对电池进行预封口和封口；

用以上方法制造的锂锰电池的优点是：由于使用了相当数量的聚四氟乙烯乳液，正极浆料粘度大，粉料之间连接性强；且由于使用了铝拉网作为集流网，故浆料容易附着在集流网上而不易脱落。缺点是由于聚四氟乙烯乳液无电化学活性，又是电子绝缘体，从而导致电池内阻大，负载平台过低，并且价格高。

若是制造小型体积的锂锰电池，由于电池壳内部呈狭长状态，且空间小，所以无法使用常规锂锰电池的卷绕式极芯生产法加以制造。

                                 发明内容

本发明的目的在于提供一种针管式锂锰电池及其制造方法，该电池用于特殊场合，具有内阻小、负载平台高及制造过程简便的优点。

本发明是通过下述技术方案加以实现的，用于特殊场合的针管式锂锰电池，该电池的壳体为铝材，负极由不锈钢针包裹锂带构成，壳体内填充电解液，其特征在于：该电池的壳体公称直径为Φ2.0～Φ5.0毫米；公称全高为20～80毫米；密封体采用圆柱形橡胶。正极材料的配方及重量比为：二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～3.0％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)，上述各组分重量百分比之和为100％。

上述锂锰电池的制备方法，其特征包括以下步骤：

1)正极材料的配方和正极片制造步骤：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～3.0％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)；用以上配方配制成电池正极浆料后，采用灌浆式正极制造工艺。即在容器内，对浆料施以一个正压力，用“挤出”的方法把浆料灌入电池壳内。一个适当弹力的弹簧顶在电池壳底部，挤出的浆料“推”着电池壳克服弹簧力向后“退”，迫使浆料在电池壳内按规定的深度被灌满，并达到一定的密度。将电池壳及其内的浆料用鼓风干燥箱烘干后，用钻头在电池壳的中心钻孔。孔的直径与包裹着锂带的负极杆的直径为过渡配合，以使负极杆与浆料紧密接触；孔的深度为负极杆插入浆料内的深度。

2)电池装配过程：

在相对湿度小于3％的干燥环境下进行电池的装配：

(1)先按规定尺寸裁好锂带，将锂带紧裹在不锈钢负极针上，形成负极杆；

(2)按规定尺寸裁好锂电池隔膜，将隔膜卷套在负极杆上；

(3)将负极杆插入铝制电池壳内，用真空注液法向铝制电池壳内灌注定量的电解液；

(4)在裸露的不锈钢针上套入绝缘密封圈，并将其压入铝制电池壳内；

(5)对电池进行冲槽封口。

本发明的优点，由于正极材料中减少了聚四氟乙烯乳液添加量，增加了石墨含量，使得正极材料的导电性增加，克服了现行配方电池内阻大，负载平台过低，并且价格高的缺点。该针管式锂锰电池具有特殊应用性。

                                附图说明

图1为本发明实施例制备的针管式锂锰电池的放电容量曲线。

                             具体实施方式

实施例一：

1.极配方和正极片制造方法：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～1.6％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)。

用以上配方配制成电池正极浆料，经过烘干，去除浆料中的水分，将浆料与酒精均匀混合，在碾轧机上将浆料轧成一定尺寸的粉片。将粉片与按一定尺寸裁好的铝拉网一起单面复合，轧成规定厚度的正极片，用烘箱烘干。再将正极片裁剪成规定尺寸，卷成正极卷，用真空干燥法处理，待用。

2.电池装配：

在相对湿度小于3％的干燥环境下，进行电池的装配。

(1)先按规定尺寸裁好锂带，将锂带紧裹在不锈钢负极针上，形成负极杆；

(2)按规定尺寸裁好锂电池隔膜，将隔膜卷烫成“兜”的形状后，套在负极杆上；

(3)将正极卷用专用模具与负极杆紧压在一起，制成极组；

(4)将极组插入公称直径Φ4.0毫米；公称全高35毫米的铝制电池壳中，用真空注液法向铝制电池壳内灌注定量的电解液；

(5)在裸露的不锈钢针上套入绝缘密封圈，并将其压入铝制电池壳内；

(6)对电池进行冲槽和封口；

用以上方法制造的针管式锂锰电池，浆料内颗粒之间有较强的“粘性”，浆料与铝拉网之间的亲和力较强。

做出电池后测试(以CR435为例)：短路电流为200至300mA，1mA恒流放电为50小时。

实施例二：

1.极配方和正极片制造：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.8％～2.1％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)。

用以上配方配制成电池正极浆料，经过烘干，去除浆料中的水分，将浆料与酒精均匀混合，在碾轧机上将浆料轧成一定尺寸的粉片。将粉片与按一定尺寸裁好的铝拉网一起单面复合，轧成规定厚度的正极片，用烘箱烘干。再将正极片裁剪成规定尺寸，用真空干燥法处理，即制成正极片待用。

2.电池装配：

用“实施例一”所述的电池装配方法。

用以上方法制造的针管式锂锰电池，浆料内颗粒之间仍有较强的“粘性”，浆料与铝拉网之间的亲和力仍较强。

做出电池后测试(仍以CR435为例)：短路电流为200至300mA，1mA恒流放电为50小时。用“实施例二”做出的电池，内阻略有降低，但其它指标，如短路电流、容量等均无改善。

实施例三：

1.极配方和正极制造：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(2.2％～2.5％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)。

2.电池装配：

用“实施例一”所述的电池装配方法。

用以上方法制造的针管式锂锰电池，浆料内颗粒之间仍有较强的“粘性”，但比“实施例一”略差，浆料与金属网之间的亲和力较差。浆料挂网时比较困难；极片碾轧时容易掉粉，导致极片厚度不均；卷成极片卷时，粉片容易从金属网上脱落。

做出电池后测试(仍以CR435为例)：：短路电流为300至350mA，1mA恒流放电为55小时。

用“实施例三”做出的电池，内阻有较大幅度降低，短路电流增加许多，容量略有提高。

实施例四：

1.极配方和正极制造：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～3.0％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)。

2.电池装配：

如“实施例三”所述，聚四氟乙烯乳液含量降低后，正极片制造比较困难，故此种配方不能用于制造挂网式正极片，遂将原来的挂网、卷片式正极制造工艺改为灌浆式正极制造工艺。即在容器内，对浆料施以一个正压力，用“挤出”的方法把浆料灌入电池壳内。一个适当弹力的弹簧顶在电池壳底部，挤出的浆料“推”着电池壳克服弹簧力向后“退”，迫使浆料在电池壳内按规定的深度被灌满，并达到一定的密度。

将电池壳及其内的浆料用鼓风干燥箱烘干后，在手套箱里(相对湿度小于3％)用钻头在电池壳的中心钻孔。孔的直径与包裹着锂带的负极杆的直径为过渡配合，以使负极杆与浆料紧密接触；孔的深度为负极杆插入浆料内的深度。

用灌浆式正极制造工艺，可在公称直径Φ2.0～Φ5.0毫米、公称全高20～80毫米的铝制电池壳内，成功地制造针管式锂锰电池的正极。

其它诸如注液、安装密封橡胶塞、冲槽、封口等工艺均与“实施例一”相同。

采用本发明生产电池后测试(仍以CR435为例)：短路电流为400mA以上，较“实施例一”提高了30％，1mA恒流放电(0.2C)为60小时，容量提高了20％。

新型针管式锂锰电池恒流放电测试结果见附图1。

用“实施例四”做出的电池，内阻有较大幅度降低，短路电流大为增加，容量也大幅度提高。

Claims (2)

1.一种针管式锂锰电池，该电池的壳体为铝材，负极由不锈钢针包裹锂带构成，负极与正极之间用锂电池隔膜隔离，壳体内填充电解液，其特征在于：该电池的壳体公称直径为Φ2.0～Φ5.0毫米；公称全高为20～80毫米；密封体采用圆柱形橡胶，正极材料的配方及重量比为：二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～3.0％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)，上述各组分重量百分比之和为100％。

2.一种制备权利要求1所述的针管式锂锰电池的方法，其特征包括以下步骤：

1)正极材料的配方和正极片制造步骤：

二氧化锰∶乙炔黑∶石墨∶聚四氟乙烯乳液∶无水乙醇∶纯净水＝(47.0％～48.0％)∶(4.2％～4.4％)∶(1.0％～3.0％)∶(1.3％～1.5％)∶(5.0％～5.5％)∶(37.0％～40.0％)；用以上配方配制成电池正极浆料后，采用灌浆式正极制造工艺，即在容器内，对浆料施以一个正压力，用“挤出”的方法把浆料灌入电池壳内，一个弹簧顶在电池壳底部，挤出的浆料“推”着电池壳克服弹簧力向后“退”，迫使浆料在电池壳内按规定的深度被灌满，并达到一定的密度；将电池壳及其内的浆料用鼓风干燥箱烘干后，用钻头在电池壳的中心钻孔，孔的直径与包裹着锂带的负极杆的直径为过渡配合，以使负极杆与浆料紧密接触；孔的深度为负极杆插入浆料内的深度；

2)电池装配过程：

在相对湿度小于3％的干燥环境下进行电池的装配：

(1)先按规定尺寸裁好锂带，将锂带紧裹在不锈钢负极针上，形成负极杆；

(2)按规定尺寸裁好锂电池隔膜，将隔膜卷套在负极杆上；

(3)将负极杆插入铝制电池壳内，用真空注液法向铝制电池壳内灌注定量的电解液；

(4)在裸露的不锈钢针上套入绝缘密封圈，并将其压入铝制电池壳内；

(5)对电池进行冲槽封口。