CN201608233U - 一种具有非圆形正极的1.5v锂/二硫化铁扣式电池 - Google Patents
一种具有非圆形正极的1.5v锂/二硫化铁扣式电池 Download PDFInfo
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Abstract
一种放电能力稳定、在放电过程中电池不膨胀、生产工艺简单的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，包括正极壳和负极盖，正极壳内设有隔膜和填充电解液，隔膜两侧分别设有正极和负极，正极与正极壳之间设有弹簧片，正极横截面形状是正方形或五边形或六边形。正极由集流体和填充在其中的正极材料组成。负极为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。弹簧片为发泡镍、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。由于本实用新型正极横截面的形状是正方形或五边形或六边形，除了能够提供足够的活性物质外，还给正极放电膨胀留下足够的空间，有效防止了放电过程中电池鼓胀，同时简化了生产工艺，提高了生产效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种扣式电池，尤其涉及一种具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池。
背景技术
近些年来，随着电子技术的发展和世界对环境保护的日益重视，对化学电源提出了更高的要求。目前市场主流的1.5V扣式电池分为两个系列，一个系列是锌锰扣式电池，这种电池的优点是价格便宜，缺点是容量低、自放电大、容易漏液，高低温性能不好。另一个系列为银锌扣式电池，这种电池的容量虽然比锌锰高出30％以上，但由于其正极采用氧化银制成，价格昂贵。此外，银锌扣式电与锌锰扣式电池一般都含有汞，由于扣式电池广泛地应用在手表、皮鞋、计算器、仪表等各种用电器中，当这些电子产品被抛弃变成固体垃圾时，容易造成对环境的污染。
锂/二硫化铁扣式电池正极活性物质为二硫化铁，负极采用金属锂或者锂合金，工作电压1.5V，放电容量比同样型号的银锌电池高，对环境无污染。但是，在扣式电池的生产中，为了固定正极通常使用一个内环，参见图5，这样，就占据了活性物质的有效空间，影响电池容量提高；同时，当生产927、626等型号时，由于尺寸很小，不利于生产操做，影响生产效率。更重要的是锂/二硫化铁扣式电池在放电过程中存在膨胀问题，通常的圆形正极设计在放电过程中有鼓胀现象。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种放电能力稳定、在放电过程中电池不膨胀、生产工艺简单的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，包括正极壳和负极盖，正极壳内设有隔膜和填充电解液，隔膜两侧分别设有正极和负极，正极与正极壳之间设有弹簧片，其特征是：正极横截面形状是正方形或五边形或六边形。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述隔膜为具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜或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。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述正极由集流体和填充在其中的正极材料组成。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述集流体为发泡镍、纤维镍、发泡铁、发泡铜、发泡铝、发泡钛、烧结不锈钢中的一种，所述正极材料由二硫化铁和选自石墨、炭黑、铁粉、铜粉、银粉、镍粉中的一种或多种导电剂，及选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素中的一种或多种的粘接剂组成。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述负极为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述填充电解液为LiPF6、LiClO4、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、LiBF4、LiI或LiCl溶解在碳酸乙烯酯(EC)、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)、γ-丁内酯(GBL)中的一种溶液或多种混合溶液。
根据所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述弹簧片为发泡镍、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。
由于本实用新型正极横截面的形状是正方形或五边形或六边形，除了能够提供足够的活性物质外，还给正极放电膨胀留下足够的空间，有效防止了放电过程中电池鼓胀，同时简化了生产工艺，提高了生产效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是图1的一种A-A剖视图；
图3是图1的另一种A-A剖视图；
图4是图1的另一种A-A剖视图；
图5是目前使用的扣式电池的结构示意图；
图6是采用本实用新型前后的扣式电池(927型号)的放电曲线图。
附图中：
1、正极壳 2、负极盖 3、隔膜 4、正极 5、负极 6、弹簧片 7、内环
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：
一种具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，如图1所示，包括正极壳1和负极盖2，正极壳1内设有隔膜3和填充电解液，隔膜3两侧分别设有正极4和负极5，正极4与正极壳1之间设有弹簧片6，正极(4)横截面形状是正方形或五边形或六边形，参见图2、图3、图4。
在本实施例中，隔膜3为具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜或具有微孔的聚乙烯(PE)薄膜或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4由集流体和填充在其中的正极材料组成。所述集流体为发泡镍、纤维镍、发泡铁、发泡铜、发泡铝、发泡钛、烧结不锈钢中的一种，所述正极材料由二硫化铁和选自石墨、炭黑、铁粉、铜粉、银粉、镍粉中的一种或多种导电剂，及选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素中的一种或多种的粘接剂组成。负极5为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。填充电解液为LiPF6、LiClO4、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、LiBF4、LiI或LiCl溶解在碳酸乙烯酯(EC)、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)、γ-丁内酯(GBL)中的一种溶液或多种混合溶液。弹簧片6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。
本实用新型解决了电池放电过程中的鼓胀问题，提高了生产效率。电池的放电容量增加，参见图6，提升了电池的总体品质，有利于扩大锂铁扣式电池的应用范围，增强了锂铁扣式电池在高端电子仪器、仪表上应用的竞争力，适合大规模的工业化生产。
实施例1
将二硫化铁粉末50g和石墨粉50g均匀混合，然后加入质量浓度为20％的聚氧化乙烯水溶液100g，用玻璃棒搅拌成为浆状，再把浆体涂抹在10cm×10cm×2mm的孔率为83％的发泡镍上，用牛角勺反复涂抹，使浆体充分填充到发泡镍的间隙中，然后把发泡镍放入150℃真空烘箱中烘干12h取出，用压片机将发泡镍压至1mm厚，然后切成边长为6mm的正方形，在放入150℃真空烘箱中烘干12h，转移到相对湿度≤1％的干燥环境中，作为正极待用。把直径为φ6mm、厚度为0.5mm的锂饼放入负极盖中，把发泡镍片、正极先后放在正极壳中，上面放好玻璃纤维隔膜，再加入0.5g 1MLiCiO4在1∶3PC和DME的电解液，盖上有负极的负极盖，然后在油压机上封口，即得扣式电池。
实施例2
将天然二硫化铁粉末80g和炭黑20g均匀混合，然后加入质量浓度为15％的丙烯酸酯水溶液100g，用玻璃棒搅拌成为浆状，再把浆体涂抹在10cm×10cm×2mm的孔率为45％的发泡铜上，用牛角勺反复涂抹，使浆体充分填充到发泡铜的间隙中，然后把发泡铜放入150℃真空烘箱中烘干12h取出，用压片机发泡铜压至1mm厚，然后切成边长5.2mm的正五边形，再放入150℃真空烘箱中烘干12h，转移到相对湿度≤1％的干燥环境中，作为正极待用。把直径为φ6.2mm、厚度为0.8mm的锂铝合金饼(Li：98％wt，Al：2％wt)放入负极盖中，把发泡铝片、正极先后放在正极壳中，上面放好聚丙烯毡隔膜，加入0.3g1M LiI在1∶3∶6的PC、DME和DOL的电解液，盖上有负极的负极盖，然后在油压机上封口，制成扣式电池。
实施例3
将人工合成二硫化铁粉末70g和铜粉30g均匀混合，然后加入质量浓度为5％的聚四氟乙烯乳液100g，用玻璃棒搅拌成为浆状，再把浆体涂抹在10cm×10cm×2mm的烧结不锈钢上，用牛角勺反复涂抹，使浆体充分填充到孔率为60％的烧结不锈钢的间隙中，然后把烧结不锈钢放入150℃真空烘箱中烘干12h取出，用压片机将烧结不锈钢压至1mm厚，然后切成边长4.6mm的正六边形，再放入150℃真空烘箱中烘干12h，转移到相对湿度≤1％的干燥环境中，作为正极待用。把直径为φ6mm、厚度为1mm的锂铝合金饼(Li：98％wt，Al：2％wt)放入负极盖中，把不锈钢弹簧片、正极先后放在正极壳中，上面放好纤维的纸质隔膜，加入0.4g 0.8MLiBOB在1∶1∶5∶3PC、EC、DEC和GBL的电解液，盖上有负极的负极盖，然后在油压机上封口，制成扣式电池。
本实用新型在装配中不使用内环，放电过程中和放电结束后电池不鼓胀，而且放电容量比具有内环结构的电池高10％以上。
Claims (4)
1.一种具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，包括正极壳(1)和负极盖(2)，正极壳(1)内设有隔膜(3)和填充电解液，隔膜(3)两侧分别设有正极(4)和负极(5)，正极(4)与正极壳(1)之间设有弹簧片(6)，其特征是：正极(4)横截面形状是正方形或五边形或六边形。
2.根据权利要求1所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述集流体为发泡镍、纤维镍、发泡铁、发泡铜、发泡铝、发泡钛、烧结不锈钢中的一种。
3.根据权利要求2所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述负极(5)为金属锂或锂铝合金或锂硅合金。
4.根据权利要求3所述的具有非圆形正极的1.5V锂/二硫化铁扣式电池，其特征是：所述弹簧片(6)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。
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