CN201444486U

CN201444486U - 具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池

Info

Publication number: CN201444486U
Application number: CN200920019968.3U
Authority: CN
Inventors: 关成善; 郝德利; 王欣; 刘津宏; 叶丽光
Original assignee: SHANDONG SHENGONGHAITE ELECTRONIC Tech Ltd
Current assignee: SHANDONG SHENGONGHAITE ELECTRONIC Tech Ltd
Priority date: 2009-04-04
Filing date: 2009-04-04
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2019-04-04

Abstract

一种内阻低、内阻均一性好的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，包括壳体，壳体内设置有填充电解液的电池芯，电池芯包括有正极、隔膜、负极，隔膜的两侧分别设置正极和负极，经卷绕成电池芯，电池芯上部依次设有定位环、安全阀、PTC和上盖帽，安全阀和PTC之间设置有弹性金属片。弹性金属片为发泡镍、纤维镍、发泡铜、发泡铝、不锈钢弹簧片、铝弹簧片和镍弹簧片中的一种。隔膜采用具有微孔的聚丙烯薄膜或具有微孔的聚乙烯薄膜或具有微孔的聚丙烯与聚乙烯两者结合而成的复合薄膜或聚丙烯毡或纤维的纸质薄膜或玻璃纤维。正极由正极材料涂覆在金属箔上组成。金属箔选自铝箔、镍箔、铜箔、钛箔、不锈钢箔、金箔、银箔、铁箔中的一种。

Description

具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂/二硫化铁圆柱电池，尤其涉及一种具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

背景技术

目前市场主流的一次性圆柱电池是碱性锌锰电池，这种电池的优点是价格便宜，但缺点是容量低、高倍率放电性能差，而且这种电池通常都含有微量的金属汞，它们不适用于数码相机、电动玩具、仪器仪表等重负载条件下使用的电器中，同时，废弃后对环境也造成污染。

近些年来，随着电子技术的发展和世界各国对环境保护的日益重视，对化学电源提出了更高的要求，锂/二硫化铁圆柱电池应运而生，锂/二硫化铁圆柱电池能克服碱性锌锰圆柱电池存在的缺陷，但是，目前的锂/二硫化铁圆柱电池的内阻高、内阻均一性差，影响了电池的品质和性能。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种内阻低、内阻均一性好的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，包括壳体，壳体内设置有填充电解液的电池芯，电池芯包括有正极、隔膜、负极，隔膜的两侧分别设置正极和负极，经卷绕成电池芯，电池芯上部依次设有定位环、安全阀、PTC和上盖帽，其特征是：安全阀和PTC之间设置有弹性金属片。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述弹性金属片为发泡镍、纤维镍、发泡铜、发泡铝、不锈钢弹簧片、铝弹簧片和镍弹簧片中的一种。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述弹性金属片为发泡铁、发泡钛、发泡镍合金、纤维镍合金、发泡铁合金、发泡铜合金、发泡铝合金、发泡钛合金、烧结不锈钢、铁弹簧片和铜弹簧片中的一种。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述隔膜采用具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜或具有微孔的聚丙烯(PP)与聚乙烯(PE)两者结合而成的复合薄膜或聚丙烯毡或纤维的纸质薄膜或玻璃纤维。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述正极由正极材料涂覆在金属箔上组成。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述金属箔选自铝箔、镍箔、铜箔、钛箔、不锈钢箔、金箔、银箔、铁箔中的一种。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述正极材料由二硫化铁、导电剂和粘接剂组成。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述导电剂选自石墨、炭黑、铁粉、铜粉、银粉、镍粉中的一种或几种；所述粘接剂选自聚乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素中的一种或几种。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述负极为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。

根据所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述电解液选自LiPF₆、LiClO₄、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、LiBF₄、LiI、LiCl溶解在碳酸乙烯酯(EC)中、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)、乙腈(AN)、碳酸甲乙酯(EMC)和伽马丁内酯(GBL)中的一种或几种。

本实用新型在安全阀和PTC之间设置了弹性金属片，由于弹性金属片具有可压缩性和弹性以及良好的导电性，能够降低安全阀和PTC之间及安全阀和上盖帽之间的接触电阻，从而能降低电池的内阻，提高电池内阻的均一性，提升电池的总体品质。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

附图中：

1、上盖帽；2、PTC；3、弹性金属片；4、安全阀。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述：

一种具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，如图1所示，包括壳体，壳体内设置有填充电解液的电池芯，电池芯包括有正极、隔膜、负极，隔膜的两侧分别设置正极和负极，经卷绕成电池芯，电池芯上部依次设有定位环、安全阀4、PTC 2和上盖帽1，安全阀4和PTC 2之间设置有弹性金属片3；弹性金属片3为发泡镍、纤维镍、发泡铜、发泡铝、不锈钢弹簧片、铝弹簧片和镍弹簧片、发泡铁、发泡钛、发泡镍合金、纤维镍合金、发泡铁合金、发泡铜合金、发泡铝合金、发泡钛合金、烧结不锈钢、铁弹簧片和铜弹簧片中的一种；隔膜采用具有微孔的聚丙烯薄膜或具有微孔的聚乙烯薄膜或具有微孔的聚丙烯与聚乙烯两者结合而成的复合薄膜或聚丙烯毡或纤维的纸质薄膜或玻璃纤维；正极由正极材料涂覆在金属箔上组成；金属箔选自铝箔、镍箔、铜箔、钛箔、不锈钢箔、金箔、银箔、铁箔中的一种；正极材料由二硫化铁、导电剂和粘接剂组成；导电剂选自石墨、炭黑、铁粉、铜粉、银粉、镍粉中的一种或几种；粘接剂选自聚乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素中的一种或几种；负极为金属锂或锂铝合金或锂硅合金；电解液选自LiPF₆、LiClO₄、双乙二酸硼酸锂、LiBF₄、LiI、LiCl溶解在碳酸乙烯酯中、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、碳酸甲乙酯和伽马丁内酯中的一种或几种。

实施例1

将二硫化铁100g、石墨6g混合均匀后，加入1％聚氧化乙烯溶液35g，搅拌90～120min成为浆状，再把浆体涂覆在厚度300mm×40mm×20μm的铝箔上，然后把铝箔放入120～150℃、1kPa的真空烘箱中，烘干5～18h，取出后用压片机碾压至200μm厚，鼓风90℃烘干28h，再转移到相对湿度≤1％的干燥环境中贮存、待用。在相应尺寸的锂带上面依次放好聚丙烯隔膜、正极，经卷绕、入壳，注入0.6g 1M的LiPF₆在1∶1∶4∶1的PC(碳酸丙稀酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DEC(碳酸二乙酯)和GBL(伽马丁内酯)的电解液，装配，依次放入安全阀、发泡镍圆片、PTC、上盖帽，经封口得到具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

实施例2

将二硫化铁100g、石墨20g混合均匀后，加入15％丙烯酸酯水溶液40g，搅拌90～120min成为浆状，再把浆体涂覆在厚度300mm×40mm×20μm的镍箔上，然后把镍箔放入120～150℃，1kPa的真空烘箱中，烘干5～18h，取出后用压片机碾压至200μm厚，鼓风90℃烘干28h，再转移到相对湿度≤1％的干燥环境中贮存、待用。在相应尺寸的锂铝合金带上面依次放好聚乙烯隔膜、正极，经卷绕、入壳，注入0.8g 0.8M LiBOB在1∶1∶5∶3PC、EC、DEC和GBL混合溶剂中溶解后制成的电解液，装配，依次放入安全阀、发泡铜圆片、PTC、上盖帽，经封口得到具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

实施例3

将二硫化铁100g、石墨6g混合均匀后，加入2％羧甲基纤维素溶液35g，搅拌90～120min成为浆状，再把浆体涂覆在厚度300mm×40mm×20μm的钛箔上，然后把钛箔放入120～150℃，1kPa的真空烘箱中，烘干5～18h，取出后用压片机碾压至200μm厚，鼓风90℃烘干28h，再转移到相对湿度≤1％的干燥环境中贮存、待用。在相应尺寸的锂硅合金带上面依次放好玻璃纤维隔膜、正极，经卷绕、入壳，注入1g 1M的LiClO₄在2∶1∶4∶1的PC(碳酸丙稀酯)、EC(碳酸乙烯酯)、DEC(碳酸二乙酯)和GBL(伽马丁内酯)的电解液，装配，依次放入安全阀、纤维镍圆片、PTC、上盖帽，经封口得到具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

实施例4

将二硫化铁100g、石墨6g混合均匀后，加入1％聚乙烯的乙醇溶液35g，搅拌90～120min成为浆状，再把浆体涂覆在厚度300mm×40mm×20μm的铜箔上，然后把铜箔放入120～150℃，1kPa的真空烘箱中，烘干5～18h，取出后用压片机碾压至200μm厚，鼓风90℃烘干28h，再转移到相对湿度≤1％的干燥环境中贮存、待用。在相应尺寸的锂带上面依次放好聚丙烯隔膜、正极，经卷绕、入壳，注入2g 1M LiBF₄在1∶1的PC、DMC混合溶剂中溶解后制成的电解液，装配，依次放入安全阀、发泡铝圆片、PTC、上盖帽，经封口得到具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池。

实施例5

试验条件同实施例1，不同之处在于所使用的弹性金属片是不锈钢弹簧片。

实施例6

试验条件同实施例2，不同之处在于所使用的弹性金属片是铝弹簧片。

实施例7

试验条件同实施例3，不同之处在于所使用的弹性金属片是镍弹簧片。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

实施效果

采用本实用新型结构的AA型电池的内阻与未采用此结构的电池内阻见下表：

本实用新型属于对化学储能技术的创新，与目前的锂/二硫化铁圆柱电池相比，本实用新型内阻降低，采用本结构后，电池内阻平均降低30％，且内阻均一性明显提高。

本实用新型的正极活性物质为二硫化铁、负极为金属锂或锂合金，工作电压为1.5V，放电容量比同样型号的碱锰电池高，对环境无污染。本实用新型在安全阀和PTC之间设置了弹性金属片，弹性金属片可以采用发泡金属、发泡金属合金、烧结不锈钢或者金属弹簧片，它们都具有可压缩性、弹性和良好的导电性，能够降低安全阀和PTC及安全阀和上盖帽之间的接触电阻，降低电池的内阻，提高电池内阻的均一性，提升电池的总体品质，有利于扩大锂铁圆柱电池的应用范围，增强锂铁圆柱电池在高端电子仪器、仪表上应用的竞争力，而且生产工艺简单，适合大规模的工业化生产。

Claims

1.一种具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，包括壳体，壳体内设置有填充电解液的电池芯，电池芯包括有正极、隔膜、负极，隔膜的两侧分别设置正极和负极，经卷绕成电池芯，电池芯上部依次设有定位环、安全阀(4)、PTC(2)和上盖帽(1)，其特征是：安全阀(4)和PTC(2)之间设置有弹性金属片(3)。

2.根据权利要求1所述的具有弹性金属片结构的锂二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述弹性金属片(3)为发泡镍、纤维镍、发泡铜、发泡铝、不锈钢弹簧片、铝弹簧片和镍弹簧片中的一种。

3.根据权利要求1所述的具有弹性金属片结构的锂二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述弹性金属片(3)为发泡铁、发泡钛、发泡镍合金、纤维镍合金、发泡铁合金、发泡铜合金、发泡铝合金、发泡钛合金、烧结不锈钢、铁弹簧片和铜弹簧片中的一种。

4.根据权利要求1或2或3所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述隔膜采用具有微孔的聚丙烯薄膜或具有微孔的聚乙烯薄膜或具有微孔的聚丙烯与聚乙烯两者结合而成的复合薄膜或聚丙烯毡或纤维的纸质薄膜或玻璃纤维。

5.根据权利要求4所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述正极由正极材料涂覆在金属箔上组成。

6.根据权利要求5所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述金属箔选自铝箔、镍箔、铜箔、钛箔、不锈钢箔、金箔、银箔、铁箔中的一种。

7.根据权利要求6所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述正极材料由二硫化铁、导电剂和粘接剂组成。

8.根据权利要求7所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述导电剂选自石墨、炭黑、铁粉、铜粉、银粉、镍粉中的一种或几种；所述粘接剂选自聚乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素中的一种或几种。

9.根据权利要求8所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述负极为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。

10.根据权利要求9所述的具有弹性金属片结构的锂/二硫化铁圆柱电池，其特征是：所述电解液选自LiPF₆、LiClO₄、双乙二酸硼酸锂、LiBF₄、LiI、LiCl溶解在碳酸乙烯酯中、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、碳酸甲乙酯和伽马丁内酯中的一种或几种。