CN1427497A - 一种聚合物锂离子可充电纽扣电池及制备方法 - Google Patents

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王耀南
李志伟
许健全
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BAOLONG INDUSTRY Co Ltd XIAMEN
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Abstract

本发明涉及一种聚合物锂离子可充纽扣电池，该电池由正极壳1、正极涂层9、正极集流体3、正极集流体涂层10、正极5、电解质隔膜7、负极6、负极集流体涂层11、负极集流体4、负极涂层12、负电极壳2、密封圈8组成。本发明还提供一种聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于导电涂层的制备方法，该方法是对电池组件的正电极壳1、负电极壳2的内侧表面及正极集流体3、负极集流体4的表面进行喷涂处理。本发明与现有纽扣电池相比，具有安全轻便，比能量高，高负载能力、寿命长等特点。

Description

一种聚合物锂离子可充电纽扣电池及制备方法
一、所属技术领域
本发明涉及一种可充电纽扣式电池，具体说是一种以聚合物材料为离子导电体的锂离子电池及制备方法。
二、背景技术
目前常用的纽扣式电池多为碱性一次性电池，电压一般为1.5伏，少量商业化的锂离子纽扣电池虽具有3.6伏的高电压，但由于锂枝晶的存在，为安全起见，也是一次性的，而且存在漏液、壳体崩裂等危险。
三、发明内容
本发明的目的，是为了克服现有技术的缺点，提供一种安全轻便，比能量高，寿命长，具有高负载能力的聚合物锂离子可充电纽扣电池。
为实现上述目的，本发明提供一种聚合物锂离子可充电纽扣电池，该电池由正极壳1、正极涂层9、正极集流体3、正极集流体涂层10、正极5、电解质隔膜7、负极6、负极集流体涂层11、负极集流体4、负极涂层12、负电极壳2、密封圈8组成，其特征在于：
a)该电池的正极5、负极6及电解质隔膜7等元件中至少含有一个聚合物组件，该聚合物组件不溶于碳酸酯类、六氟磷酸锂等有机溶剂，可以是聚偏二氟乙烯、六氟聚丙烯的聚合物或相互的共聚物；
b)该电池的正电极壳1、负电极壳2的内侧表面及正极集流体3、负极集流体4的表面都涂覆有一层导电涂层。
本发明还提供一种聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于导电涂层的制备方法，该方法是对电池组件的正电极壳1、负电极壳2的内侧表面及正极集流体3、负极集流体4的表面进行喷涂处理，它包括：
a)对正电极壳1、负电极壳2、正极集流体3及负极集流体4做清洗处理；
b)将导电材料、共聚物及有机溶剂混配形成涂料组合物；
c)对已清洗干燥的正电极壳1、负电极壳2的内侧表面及正极集流体3、负极集流体4的表面涂覆如上所述的混配涂料，并在高温下固化。
上述聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于：上述对正电极壳1、负电极壳2、正极集流体3及负极集流体4做清洗处理是在涂覆混配涂料之前，用低沸点易挥发的有机溶剂如丙酮、乙醇等进行材料清洗，并用碱液或酸液如氢氧化钾或硫酸溶液去除材料表面氧化物，在干燥空气中干燥。
上述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于用于涂覆的涂料是：
a)导电材料可以是：乙炔黑、超细导电石墨或两者的组合；
b)共聚物可以是：聚偏二氟乙烯、聚丙烯酰胺、六氟聚丙烯的聚合物或相互的混合共聚物；
c)有机溶剂可以是：异丙醇、丙醇、二甲基吡咯烷酮等常用有机溶剂。
上述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于所用的正负极集流体材料可以是铜、铝、镍或其他耐腐蚀金属的网状物或箔片。
上述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于混配涂料是将上述混配涂料的原料在球磨机中混合而成。
上述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于涂覆后高温固化的温度在100摄氏度以上。
本发明的积极效果在于采用聚合物材料制作的锂离子电池，具有轻便、高电压(3.6伏)、高容量的优势。由于其在电极及集流体上有涂层，使电池内阻大幅度降低，从而提高电池的电性能，使本发明具有高比能量，提高电池工作效率。例如制作CR2025型扣式电池，集流体与壳体经过导电材料处理的电池内阻为800欧姆，而未经处理的电池内阻则高达6000欧姆。而且该发明的可充性使它在使用寿命上远远高于一般纽扣电池。
四、附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明的结构剖面示意图。
图1显示了本发明的结构，如图示，本发明由正极壳1、正极涂层9、正极集流体3、正极集流体涂层10、正极5、电解质隔膜7、负极6、负极集流体涂层11、负极集流体4、负极涂层12、负电极壳2、密封圈8组成。其中正极集流体3、正极集流体涂层10、正极5、电解质隔膜7、负极6、负极集流体涂层11、负极集流体4依次层叠排列，形成一个电化学单体。并且正极壳1与负极壳2的内表面分别涂有正极涂层9及负极涂层12，并且通过密封圈8固定在一起。
五、具体实施方式
实施例1
在室温下将重量比例如下的物质：1.2份的乙炔黑与200份15％的共聚物丙醇溶液和250份异丙醇在球磨机中分散14小时制得一般的涂料组合物。再用涂料组合物对集流体及正负极壳体进行涂覆之前，用丙酮清洗去除金属表面的油污，并用氢氧化钾(1M)对正极集流体铝极，0.1M硫酸对负极集流体铜极浸泡30秒，去除表面氧化物。再放在干燥空气中进行干燥，接着涂覆导电涂料组合物，而后在100℃以上固化。最后将处理后的集流体与正负极薄膜材料压制成片状，填充入金属壳内，加入0.2ml含六氟磷酸锂的有机电解液，通过密封圈缝合壳体，组合成纽扣式电池。
实施例2
在室温下将重量比例如下的物质：1.2份的人工石墨与约250份10％的共聚物乙醇溶液和约200份丙醇在球磨机中分散10小时制得一般的涂料组合物。再用涂料组合物对集流体及正负极壳体进行涂覆之前，用丙酮清洗去除金属表面的油污，并用氢氧化钾(1M)对正极集流体铝极，0.1M硫酸对负极集流体铜极浸泡30秒，去除表面氧化物。再放在干燥空气中进行干燥，接着涂覆导电涂料组合物，而后在100℃以上固化。最后将处理后的集流体与正负极薄膜材料压制成片状，填充入金属壳内，加入0.2ml含六氟磷酸锂的有机电解液，通过密封圈缝合壳体，组合成纽扣式电池。

Claims (7)

1、一种聚合物锂离子可充电纽扣电池，该电池由正极壳(1)、正极涂层(9)、正极集流体(3)、正极集流体涂层(10)、正极(5)、电解质隔膜(7)、负极(6)、负极集流体涂层(11)、负极集流体(4)、负极涂层(12)、负电极壳(2)、密封圈(8)组成，其特征在于：
a)该电池的正极(5)、负极(6)及电解质隔膜(7)等元件中至少含有一种聚合物组件，该聚合物组件不溶于碳酸酯类、六氟磷酸锂等有机溶剂，可以是聚偏二氟乙烯、六氟聚丙烯的聚合物或相互的共聚物；
b)该电池的正电极壳(1)、负电极壳(2)的内侧表面及正极集流体(3)、负极集流体(4)的表面都涂覆有一层导电涂层。
2、一种聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于导电涂层的制备方法，该方法是对电池组件的正电极壳(1)、负电极壳(2)的内侧表面及正极集流体(3)、负极集流体(4)的表面进行喷涂处理，它包括：
a)对正电极壳(1)、负电极壳(2)、正极集流体(3)及负极集流体(4)做清洗处理；
b)将导电材料、共聚物及有机溶剂混配形成涂料组合物；
c)对已清洗干燥的正电极壳(1)、负电极壳(2)的内侧表面及正极集流体(3)、负极集流体(4)的表面涂覆如权利要求2b)所述的混配涂料，并在高温下固化。
3、根据权利要求2所述的可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于：上述对正电极壳(1)、负电极壳(2)、正极集流体(3)及负极集流体(4)做清洗处理是在涂覆混配涂料之前，用低沸点易挥发的有机溶剂进行材料清洗，并用碱液或酸液去除表面氧化物，在干燥空气中干燥。
4、根据权利要求2所述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于用于涂覆的涂料是：
a)导电材料可以是：乙炔黑、超细导电石墨或两者的组合；
b)共聚物可以是：聚偏二氟乙烯、聚丙烯酰胺、六氟聚丙烯的聚合物或相互的混合共聚物；
c)有机溶剂可以是：异丙醇、丙醇、二甲基吡咯烷酮等常用有机溶剂。
5、根据权利要求2所述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于所用的正负极集流体材料可以是铜、铝、镍或其他耐腐蚀金属的网状物或箔片。
6、根据权利要求2所述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于混配涂料是将上述混配涂料的原料在球磨机中混合而成。
7、根据权利要求2所述的聚合物锂离子可充电纽扣电池的制备方法，其特征在于涂覆后高温固化的温度在100摄氏度以上。
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