CN1874036A - 一种锂－二硫化铁电池的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锂－二硫化铁电池的制备方法，属于新能源技术领域。所述制备方法为：负极为锂箔，正极为二硫化铁浆料涂覆在金属带状材料基体上形成的正极片。隔膜采用聚丙烯微孔膜。电解质采用高氯酸锂－丙烯碳酸酯等溶剂体系中加入甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂。电池组装完成后，加热使甲基丙烯酸甲酯聚合，在电池中形成聚甲基丙烯酸甲酯与高氯酸锂－丙烯碳酸酯的凝胶电解质。由于本发明采用简单的配方，使甲基丙烯酸甲酯在电池中聚合，形成凝胶电解质，从而提高锂－二硫化铁电池的安全性和储存性能，且该电池具有低成本、性能高和储存时间长等特点。该方法制备成本低、工艺流程简单，易于实现产业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备锂-二硫化铁电池的方法，属于新能源技术领域。
背景技术
锂-二硫化铁电池是高能、轻量、环保的一次锂电池，工作电压1.5V，可与碱锰电池、镍氢、镍镉、锌银电池互换使用，其放电平台平稳、储存寿命长、安全性能优良。该电池正极材料二硫化铁的理论容量为890mAh/g，单只AA(5号)电池的容量高于3000mAh，特别是在重负载场合中使用时，其性能是普通电池的4～10倍。目前主要用于数码相机、MP3、PDA、手持游戏机、便携CD播放器、掌上电脑、数字显示仪器、医疗器械等用电器中，也是寒冷气候下使用的自动调温器及其它室外电子装置所用电池的理想选择。
由于圆柱形锂-二硫化铁电池的现有生产技术复杂，生产成本较高，目前为止，世界上只有美国Eveready公司能够大规模生产，其销售价格较高，国内进口产品的售价为每只25元左右。因此，国内外市场需求增长潜力巨大。
顺应世界电池工业进一步向高能、绿色、安全方向发展的潮流。本发明所述的锂/二硫化铁电池制备技术，采用廉价的原辅材料、独特的材料处理方法以及简单有效的生产工艺，充分利用我国锂电池原材料和劳动力资源丰富的优势，电池的各项性能指标得到显著提高，而且大幅度降低了生产成本，功率性能、安全性、低温性能等各项性能指标良好，尤其是储存时间大大延长。
中国发明专利CN1529384A公开了一种安全性能好的锂离子电池凝胶电解液的制备方法，但方法所使用的材料较为昂贵、配方复杂，不适合于低成本的锂-二硫化铁电池。
中国发明专利CN1645650A、CN1564370A、CN1564370A和CN1659729A公开了锂-二硫化铁电池的制备方法，但均未涉及电池的电解液和储存性能的问题。对于高容量的电池，其使用时间较长。解决其存储性能和安全性能具有现实的意义。
本发明通过简单的配方和低成本的材料，制备出性能良好的锂-二硫化铁电池。该方法简单、易控、成本低廉。
发明内容
本发明是为了提高锂-二硫化铁电池的性能而提出的一种高效、低成本、适合于工业化生产的锂-二硫化铁电池的制备技术。
本发明提出的一种锂-二硫化铁电池的制备方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行：
(1)配制电解液：将高氯酸锂LiClO4-有机溶剂体系与甲基丙烯酸甲酯按比例混合，并加入引发剂；
(2)将聚丙烯微孔膜放入正极片和负极片之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口；
(3)将上述电池加热至40～60℃，加热时间2～50小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
在上述的制备方法中，所述步骤1的有机溶剂为丙稀碳酸酯、丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或者几种的混合物。
在上述的制备方法中，所述步骤1的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或过氧化十二烷酰，所述引发剂的加入量为总体积的0.01-4％。
在上述的制备方法中，所述步骤2的正极活性材料为二硫化铁，负极材料为金属锂箔。
在上述的制备方法中，所述步骤2的正极片是将二硫化铁粉末、粘结剂和导电剂加入溶剂，混合均匀成为浆料，刮涂在金属集流体上。
在上述的制备方法中，所述步骤1的高氯酸锂的浓度为0.5-1.5摩尔/升。
在上述的制备方法中，所述步骤1的有机溶剂与甲基丙烯酸甲酯单体的体积比为1∶0.5～1∶2。
本发明提供的制备方法其核心技术是采用简单的配方，使甲基丙烯酸甲酯在电池中聚合，形成凝胶电解质，从而提高锂二硫化铁电池的安全性和储存性能。该电池具有低成本、性能高和储存时间长等特点。本发明的制备方法为：负极为锂箔。正极为二硫化铁桨料涂覆在金属带状材料基体上形成的正极片。隔膜采用聚丙烯微孔膜。电解质采用高氯酸锂-丙稀碳酸酯等溶剂体系中加入甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂。电池组装完成后，加热使甲基丙烯酸甲酯聚合，在电池中形成聚甲基丙烯酸甲酯与高氯酸锂-丙稀碳酸酯的凝胶电解质。该方法具有制备成本低、工艺流程简单，具有很大的市场应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例一.先配制电解液：把1mol/L的LiClO4-碳酸丙稀酯溶液与甲基丙烯酸甲酯按体积1∶1混合，加入总体积2％的偶氮二异丁腈作为引发剂，以配制本发明的电解液。把市售聚丙烯微孔膜放入准备好的正极片和锂带之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口。加热至60℃，保持48小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
实施例二.先配制电解液：把1.5mol/L的LiClO4-碳酸二甲酯溶液与甲基丙烯酸甲酯按体积0.8∶1混合，加入总体积0.5％的过氧化二苯甲酰作为引发剂，以配制本发明的电解液。把市售聚丙烯微孔膜放入准备好的正极片和锂带之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口。加热至40℃，保持48小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
实施例三.先配制电解液：把0.5mol/L的LiClO4-碳酸二乙酯溶液与甲基丙烯酸甲酯按体积1∶0.5混合，加入总体积0.1％的过氧化十二烷酰作为引发剂，以配制本发明的电解液。把市售聚丙烯微孔膜放入准备好的正极片和锂带之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口。加热至60℃，保持48小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
实施例四.先配制电解液：把0.8mol/L的LiClO4-碳酸二乙酯溶液与甲基丙烯酸甲酯按体积1∶0.8混合，加入总体积4％的过氧化十二烷酰作为引发剂，以配制本发明的电解液。把市售聚丙烯微孔膜放入准备好的正极片和锂带之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口。加热至40℃，保持24小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
Claims (7)
1、一种锂-二硫化铁电池的制备方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行：
(1)配制电解液：将高氯酸锂LiClO4-有机溶剂体系与甲基丙烯酸甲酯按比例混合，并加入引发剂；
(2)将聚丙烯微孔膜放入正极片和负极片之间，卷绕成电芯，放入电池壳内，注入上述电解液，电池封口；
(3)将上述电池加热至40～60℃，加热时间2～50小时，冷却后可得到本发明的锂-二硫化铁凝胶电解质电池。
2、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1的有机溶剂为丙稀碳酸酯、丁内酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或者几种的混合物。
3、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰或过氧化十二烷酰，所述引发剂的加入量为总体积的0.01-4％。
4、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2的正极活性材料为二硫化铁，负极材料为金属锂箔。
5、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2的正极片是将二硫化铁粉末、粘结剂和导电剂加入溶剂，混合均匀成为浆料，刮涂在金属集流体上。
6、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1的高氯酸锂的浓度为0.5-1.5摩尔/升。
7、按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1的有机溶剂与甲基丙烯酸甲酯单体的体积比为1∶0.5～1∶2。
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