CN201590436U - 扣式电池及其正极壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂锰扣式电池及其正极壳。该电池包括正极壳、负极盖、密封圈、负极材料、隔膜、正极材料及电解液，其中正极壳包括壳底和壳体，壳底包括壳底内表面和壳底外表面，壳底内表面涂覆有一层导电材料，导电材料包括导电石墨，所述导电材料位于所述壳底内表面与正极材料之间，所述正极壳同时起到锂锰钮扣电池集电体的作用。本实用新型所提供的锂锰扣式电池可以大大简化电池生产的操作过程，降低生产成本，减少对环境及工作人员造成损害的机会。同时，封口成型后电池内阻较低，放电容量更高。

Description

扣式电池及其正极壳

技术领域

本实用新型涉及一种扣式电池，特别是涉及一种锂锰扣式电池的正极壳。

背景技术

对现有的锂锰扣式电池来说，在电池封口后，电池内部会残留微量的水，这些残留在电池内部的微量水会与锂发生化学反应并产生气体，使电池出现膨胀现象，导致电池正极壳向外鼓出，严重时会导致电池变形甚至漏液，并且当电池出现膨胀现象时，电池内阻明显增大。为尽可能的避免上述情况的发生，现有的锂锰扣式电池普遍采用在正极壳与正极材料之间单独使用一层集电体的方式。

申请号01144621.8(公开号CN1427497A)的中国发明专利申请公开了一种聚合物锂离子可充电扣式电池及制备方法。该电池由正极壳、正极涂层、正极集流体及正极集流体涂层等部分组成。该电池虽然具有安全轻便、比能量高等特点，但由于制备过程中必须对集流体进行处理，如清洗、安装等，使得加工程序复杂。

申请号200510045551.0(公开号CN1790781A)的中国发明专利申请公开了一种锂-二硫化亚铁一次性扣式电池及其制备方法。与前述聚合物锂离子可充电扣式电池一样，该电池依然要使用一个单独的正极集流体。具体的说，是在正极靠扣式正极壳的一侧上固定有正极集流体；集流体为网状。该电池在制备过程中，需要先对扣式正极壳、扣式负极盖和集流体做清洗处理，然后再将正极集流体压制到正极混合共聚物靠正极壳一侧的表面上，并将负极集流体点焊到负极盖的内侧。这种电池的制作工艺复杂，在制作过程中需要额外地对集流体进行清洗和压制，容易降低电池生产的成品率，在清洗过程中使用清洗剂，可能对环境和操作人员造成影响，并且增加成本。

一般来说，现有的锂锰扣式电池所使用的正极集电体有以下几种：

1.如图1所示，在饼状的正极材料a上放置一块金属网片b，然后两者一起冲压成型，装配时金属网片b粘贴在成型的饼状正极材料a表面，组装电池时金属网片b朝向正极壳(未示出)方向起到集电体的作用；

2.如图2所示，在正极壳c内焊接一块金属网片d，组装时金属网片d起到集电体的作用；

3.如图3所示，在事先冲压成型的饼状的正极材料e上套置一个金属环f，然后一起冲压成型，组装时金属环f朝向正极壳(未示出)方向而起到集电体的作用。

在制备上述正极集电体时，都要用到一个单独的金属网片或金属环，并对该金属网片或金属环进行处理和控制。上述的锂锰扣式电池正极集电体，加工步骤均比较繁复，都要对该集电体单独进行处理和控制，例如清洗、压制或组装等步骤，从而使每粒电池的生产成本上升，增加了造成环境污染的机会和对操作人员的健康造成损害的机会，而且电池成品率也不能完全地保证。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种锂锰扣式电池的正极壳。该正极壳可同时起到锂锰扣式电池正极集电体的作用，代替上述现有的锂锰扣式电池正极壳另加集电体组合的结构，从而避免了现有的锂锰扣式电池必须使用单独的集电体的方式。

本实用新型所提供的正极壳包括壳底和壳体，壳底包括壳底内表面和壳底外表面，正极壳的壳底内表面涂覆有一层石墨导电层，所使用的导电石墨有良好的导电性，该正极壳同时起到锂锰扣式电池集电体的作用。

为了使导电材料更加紧密、牢固地覆盖在正极壳的壳底内表面，在导电材料中混入粘结剂，可以避免导电石墨从正极壳的壳底内表面脱落。导电材料中的导电石墨与粘结剂的混合比例按份数计为1∶1-8∶1之间，优选的是3∶1。

为更好地提高导电石墨的导电性能，从而降低电池封口后的内阻并提高放电容量，所使用的导电石墨的细度为小于0.074mm，优选的大约为0.040～0.054mm。

因导电石墨的电导率与颗粒大小、致密程度等因素有关，因此为实现本实用新型的目的，导电石墨与粘结剂的混合比例，以及导电石墨的细度都要仔细选择。混合比例不当或细度过大或过小都会影响导电材料中导电石墨的导电性能，从而影响装配成型后的电池的性能，如内阻和放电容量等。

涂覆在壳底内表面的导电材料的厚度为0.01-0.30mm之间，优选的为0.03-0.10mm，以尽可能地在节省材料的同时不影响导电涂层的导电性能。

正极壳由不锈钢片经冲压制成的。与其它金属片相比，使用不锈钢片冲压的成本较低。

本实用新型所提供的正极壳兼集电体的结构，可以简化电池生产的操作过程，降低生产成本，减少对环境及工作人员造成损害的机会。同时因所使用的导电石墨具有良好的导电性，采用这种正极壳兼集电体的设计，封口成型后电池内阻较低，放电容量更高。

根据本实用新型的另一个方面，本实用新型还提供一种锂锰扣式电池，该电池包括正极壳、负极盖、密封圈、负极材料、隔膜、正极材料及电解液，其中正极壳包括壳底和壳体，壳底包括壳底内表面和壳底外表面，正极壳内可容纳正极材料；负极盖包括盖底和盖体，负极盖内包括负极材料；隔膜位于正极材料与负极材料之间，并分隔正极材料与负极材料；密封圈位于正极壳与负极盖之间，使正极壳与负极盖之间绝缘并密封电池；在密封圈与正极壳之间及密封圈与负极盖之间有密封剂，以增加电池的密封性能，其特征在于，所述壳底内表面均匀地覆盖石墨导电层，所述石墨导电层位于壳底内表面与正极材料之间，所述正极壳同时起到电池集电体的作用。

优选的是，本实用新型提供的锂锰扣式电池为一次性锂锰扣式电池。

如前所述，为了使导电材料更加紧密、牢固地覆盖在正极壳的壳底内表面，在导电材料中混入粘结剂，以避免导电石墨从正极壳的壳底内表面脱落。导电材料中的导电石墨与粘结剂的混合比例按份数计为1∶1-8∶1之间，优选的是3∶1。

该电池中使用的所述导电石墨的细度为小于0.074mm，优选的大约为0.040～0.054mm。这一细度范围内的导电石墨可明显降低电池封口后的内阻并明显提高电池的放电容量。

涂覆在壳底内表面的导电材料的厚度位于0.01-0.30mm之间，优选的为0.03-0.10mm，以尽可能地在节省材料的同时不影响导电材料的导电性能。

同样的，该电池也采用成本较低的不锈钢片，对其进行冲压，制成电池的正极壳。

值得注意的是，本实用新型仅于正极壳的壳底内表面涂覆导电材料，而不需在负极盖上涂覆导电材料，从而进一步简化电池生产的操作过程，降低生产成本。

综上所述，本实用新型所提供的锂锰扣式电池正极壳避免了现有的锂锰扣式电池必须使用单独的集电体的方式，代替上述现有的锂锰扣式电池中使用正极壳另加集电体组合的结构。

本实用新型所提供的锂锰扣式电池可以大大简化电池生产的操作过程，降低生产成本，减少对环境及工作人员造成损害的机会。同时，由于所使用的导电石墨具有良好的导电性，封口成型后电池内阻较低，放电容量更高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。

图1是现有技术中用金属网片加饼状正极材料制成的正极集电体的示意图；

图2是现有技术中用金属网片加正极壳并将金属网焊接在正极壳上制成正极集电体的示意图；

图3是现有技术中用金属环加饼状正极材料并将金属环套在饼状正极材料上制成的正极集电体的示意图；

图4是本实用新型的兼具集电体正极壳的立体图；

图5是图4中的兼具集电体正极壳的剖面图；

图6是本实用新型的封口成型后的电池的剖面图。

图中标记说明为：

1-正极壳；    2-负极盖；  3-密封圈；

4-负极材料；  5-隔膜；    6-正极材料；

A-导电材料；  G-密封剂；

具体实施方式

图4是本实用新型的兼具集电体正极壳的立体图，图5是图4中的兼具集电体正极壳的剖面图。如图4-5所示，正极壳1包括壳底和壳体两部分，壳体与壳底大致垂直，壳底具有位于壳体内的壳底内表面和位于壳体外的壳底外表面。正极壳1为金属片经冲压模具冲压制成，优选由不锈钢片经冲压模具冲压制成，其它材料的金属片也可以制备正极壳1，但不锈钢片的成本比较低，使用不锈钢片制成的正极壳1的成本比较低。不锈钢片的厚度一般为0.15-0.30mm，优选为0.20mm。所述金属片为圆形，金属片的直径可根据所制备的电池的尺寸而定。对于装配一个CR2016的锂锰扣式电池而言，所需要的金属片的直径大约为24mm，制成的壳体的直径大约为20mm，壳体的高度为大约2mm。显而易见地，如制成的扣式电池为其它的形状，如方形，则所需要的金属片也为方形。导电材料A均匀地涂覆在正极壳的壳底内表面。导电材料A包括导电石墨，具有良好的导电性。所使用的导电石墨可以是市售的天然石墨，也可是人造石墨。被涂覆在壳底内表面的导电材料A的直径大约为14～18mm，厚度为0.01-0.30mm，优选的为0.03-0.10mm，更优选的为0.05mm。

为了使导电材料更加紧密、牢固地覆盖在正极壳1的壳底内表面，导电材料A中还混有粘结剂，所使用的粘结剂为市售的锂锰扣式电池用粘结剂，其中导电石墨与粘结剂的比例按份数计为1∶1至8∶1之间，优选地比例为3∶1。为更好地提高导电石墨的导电性能，从而降低电池封口后的内阻并提高放电容量，导电石墨的细度小于0.074mm，优选的大约为0.040～0.054mm。

由于导电材料A的主要成份为导电石墨及粘结剂，所述石墨具有良好的导电性能，该正极壳1可同时起到正极集电体的作用，从而避免了现有的锂锰扣式电池必须使用单独的集电体的方式，代替上述现有技术中锂锰扣式电池正极壳另加集电体的组合结构。

图6是本实用新型的封口成型后的电池的剖面图。如图6所示，根据本实用新型的锂锰扣式电池，包括正极壳1、负极盖2、密封圈3、负极材料4、隔膜5、正极材料6及电解液，其中正极壳1包括壳底和壳体，壳体与壳底大致垂直，壳底具有位于壳体内的壳底内表面和位于壳体外的壳底外表面，正极壳1内可容纳正极材料6。负极盖2包括盖底和盖体，负极盖2内可容纳负极材料4。隔膜5位于正极材料6与负极材料4之间，并分隔正极材料6与负极材料4；密封圈3位于正极壳1与负极盖2之间，用于正极壳1与负极盖2之间的绝缘及电池的密封；在密封圈3与正极壳1之间及密封圈3与负极盖2之间有密封剂，以增加电池的密封性能。正极壳1为金属片经冲压模具冲压制成，优选由不锈钢片经冲压模具冲压制成，其它材料的金属片也可以制备正极壳1，但不锈钢片的成本比较低，使用不锈钢片制成的正极壳1的成本比较低。不锈钢片的厚度一般为0.15-0.30mm，优选为0.20mm。所述金属片为圆形，金属片的直径可根据所制备的电池的尺寸而定。对于装配一个CR2016的锂锰扣式电池而言，所需要的金属片的直径大约为24mm，制成的壳体的直径大约为20mm，壳体的高度为大约2mm。显而易见地，如制成的扣式电池为其它的形状，如方形，则所需要的金属片也为方形。一导电材料A均匀地涂覆在正极壳的壳底内表面。导电材料A包括导电石墨，具有良好的导电性。所使用的导电石墨可以是市售的天然石墨，也可是人造石墨。被涂覆在壳底内表面的导电材料A的直径大约为14～18mm，厚度为0.01-0.30mm，优选的为0.03-0.10mm，更优选的为0.05mm。

为了使导电材料更加紧密、牢固地覆盖在正极外壳的壳底内表面，导电材料A中混有粘结剂，所使用的粘结剂为市售的锂锰扣式电池用粘结剂，其中导电石墨与粘结剂的比例按份数计为1∶1至8∶1之间，优选地比例为3∶1。为更好地提高导电石墨的导电性能，从而降低电池封口后的内阻并提高放电容量，导电石墨的细度小于0.074mm，优选的大约为0.040～0.054mm。

下面将根据本实用新型的实施例得到的扣式电池与其它两种现有的正极集电体的锂锰扣式电池作一比较，分别对电池内阻和短路电流进行测试，以证明根据本实用新型的实施例得到的扣式电池的内阻较低。

具体而言，使用包含上述正极壳的CR2016电池，对其内阻、短路电流及放电容量进行测试，并取采用饼状正极材料加金属网片的扣式电池(对比例1)及正极壳底焊金属网片为集电体的扣式电池(对比例2)一同比较，结果如下：

测试项目	电池内阻(Ω)	短路电流(mA)	放电容量(mAh)(30kΩ连续放电，EV2.0V)
				实施例1	3.0-4.0	800-1000	80
对比1(正极饼加网)	6.0-7.0	250-470	74
				对比2(正极壳焊网)	5.0-6.0	400-600	76

从上述电池内阻、短路电流及放电容量的测试结果可得，本实用新型实施例的电池内阻较小，短路电流更大，放电容量提高。

本实用新型所提供的锂锰扣式电池的正极壳可同时起到正极集电体的作用，从而避免了现有的锂锰扣式电池必须使用单独的集电体的方式，代替现有技术中锂锰扣式电池正极壳加集电体的组合结构。

采用本实用新型所提供的正极壳制备的锂锰扣式电池可以简化电池生产的操作过程，降低生产成本，减少对环境及工作人员造成损害的机会。同时因所使用的导电石墨具有良好的导电性，采用这种正极壳兼集电体的设计，封口成型后电池内阻较低，放电容量更高。

Claims (8)

1.一种用于扣式电池的正极壳，包括壳底和壳体，壳底包括壳底内表面和壳底外表面，其特征在于，所述壳底内表面涂覆有一层石墨导电层，所述正极壳同时作为锂锰钮扣电池集电体。

2.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，将所述石墨导电层粘结在所述壳底内表面。

3.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，所述石墨导电层中的导电石墨的细度小于0.074mm。

4.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，所述石墨导电层中的导电石墨的细度大约为0.040～0.054mm。

5.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，涂覆在所述壳底内表面的所述石墨导电层的厚度为0.01-0.30mm。

6.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，涂覆在所述壳底内表面的所述石墨导电层的厚度为0.03-0.1mm。

7.一种如权利要求1所述的正极壳，其特征在于，所述正极壳由不锈钢片构成。

8.一种锂锰扣式电池，包括负极盖、密封圈、负极材料、隔膜、正极材料、电解液以及权利要求1-7任意一项所述的正极壳，所述正极壳内可容纳正极材料；负极盖包括盖底和盖体，负极盖内可容纳负极材料；隔膜位于正极材料与负极材料之间，并分隔正极材料与负极材料；密封圈位于正极壳与负极盖之间，用于正极壳与负极盖之间的绝缘及电池的密封；在密封圈与正极壳之间及密封圈与负极盖之间有密封剂。

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