CN203553230U - 大容量Li-FeS2软包装异形单体电池 - Google Patents

大容量Li-FeS2软包装异形单体电池 Download PDF

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陈雪梅
王兴贺
冯建君
陈笛
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Abstract

本实用新型涉及一种大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，包括单体电池壳，其特点是：所述单体电池壳为热封异形极板组的铝塑膜，所述异形极板组为将复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆紧构成；包膜正极板中引出正极引出片，包膜负极板中引出负极引出片。本实用新型由于采用了重量更轻的铝塑膜作为单体电池壳体，引出正极引出片和负极引出片后，将异形包膜正极板和异形包膜负极板热合封装在单体电池壳体中，注电解液后抽真空密封；本实用新型尤其适用于薄形规则空间，便于制作和使用，并且大大提高了单体电池的体积和重量比能量。

Description

大容量Li-FeS2软包装异形单体电池
技术领域
本实用新型属于锂系列一次电池技术领域，特别是涉及一种大容量Li-FeS2软包装异形单体电池。
目前，Li-FeS2（锂-二硫化铁电池）是低压锂一次电池中综合性能最好的电池之一，具有如下优点：⑴放电电压高且较平稳；⑵放电容量大，如AA型电池以200mA放电至1.0V的平均放电容量为2900mAh；⑶比功率高，可以大电流放电，如AA型电池最大可以2.0A放电电流连续放电；⑷在同型号电池产品中，重量最轻，如AA型锂-二硫化铁电池的重量约为14.5g；⑸工作温度范围广，可在-40℃～60℃下工作，其中低温性能尤其突出；⑹高温贮存性能良好，可在60℃温度下贮存；⑺有良好的防漏液性能；⑻贮存寿命长，在常温下可贮存10年；⑼电池无汞、无镉、无铅，符合环保要求。但是，由于锂不适于电导率高的水溶剂电解夜（锂与水相遇会有激烈反应），既为常温型用非水系电解液的锂电池，不仅放电性能低，正常使用在0.1C以下，而且单体电池容量小，目前为10Ah以下，不能作为大容量电池满足动力型产品的需求。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种是用于薄形不规则空间，并且体积比能量和重量比能量高，理论容量可达1000Ah、放电倍率可达0.1C，密封性好，便于制作和使用的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池。
本实用新型所采取的技术方案是：
大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，包括单体电池壳体，其特点是：所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
本实用新型还可以采用如下技术措施：
所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶。
所述异形包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料。
所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物。
所述异形包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片异形锂箔和两片异形锂箔之间的异形冲孔镍箔。
本实用新型具有的优点和积极效果是：
1、本实用新型由于将异形包膜正极板热封在重量更轻的铝塑膜中，铝塑膜即形成了异形单体电池壳体，不仅便于制作和使用，提高了单体电池的体积和重量比能量，而且适用于装置中不规则的空间，扩大了电池的适用范围。
2、本实用新型异形包膜正极板中的正极集流体基体采用柔性铝箔，将FeS2活性物质、导电剂、粘合剂制备出的正极糊状物，均匀涂布、烘干、滚压在铝箔两面；包膜负极板中的负极板采用作为负极集流体的冲孔镍箔置于两锂箔负极片之间压制成一体的结构，不仅较小了正、负极板的厚度，增加了正、负极板的片数，加强了正极导电性能，大幅提高了电池的理论容量，可达1000Ah，放电倍率可达0.1C以上，能够广泛应用于各种动力型产品中。
附图说明
图1是本实用新型大容量Li-FeS2软包装异形单体电池主视示意图；
图2是图1的左视内部结构示意图；
图3是图1的俯视示意图。
其中，7-正极引出片，8-负极引出片，9-单体电池壳体，10-异形包膜负极板，11-异形包膜正极板，12-正极板导耳，13-负极板导耳。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图1-3详细说明如下：
大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，包括单体电池壳体。
本实用新型的创新点包括：
所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
本实用新型的创新点还包括：
所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶；所述异形包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料；所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物；所述异形包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片异形锂箔和两片异形锂箔之间的异形冲孔镍箔。
实施例：
制作大容量Li-FeS2软包装异形单体电池
⑴制作软包装异形包膜正极板
选用方形铝箔，切掉铝箔底边的一直角作为切角形的异形正极集流体基体，在异形正极集流体基体与切角为同一端的上边附近裁出一条形体作为正极板导耳12，用耐高温胶带包住正极板导耳；
称取90wt%的FeS2作为正极活性物质，称取含量为1.6wt%的聚偏氟乙烯(PVDF)液体作为粘合剂，称取6.3wt%的乙炔黑和1.8wt%的石墨作为导电剂，将称取的正极活性物质、粘合剂和导电剂混合作为正极混合物，其中正极干态混合物中粘合剂的重量含量为4.1%；向正极混合物中加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)并用搅拌机制备出正极糊状物，N-甲基吡咯烷酮(NMP)在正极糊状物中的重量百分比含量为45％；用涂布机将正极糊状物均匀涂布在所述异形基体两面，置于100℃的鼓风干燥箱中烘干12h以上，取出自然冷却后用辊压机压至0.9mm厚，形成带正极板导耳的异形正极板；将异形正极板置于鼓风干燥箱中，100℃条件下烘干12h后，再置入真空干燥箱，100℃条件下烘干48h以上；异形正极板在相对湿度≤1%的环境中自然冷却至25℃室温，包上一层聚丙烯无纺布作为隔膜，去掉正极板导耳上的耐高温胶带，露出正极板导耳，完成软包装异形包膜正极板11的制作过程；
⑵制作软包装异形包膜负极板
选用0.1mm厚的方形冲孔镍箔作为制作负极集流体基体的材料，按照正极集流体异形基体的尺寸切掉冲孔镍箔底边的一直角作为切角形的异形负极集流体基体，在异形负极集流体基体远离切角一端的上边附近焊接一条形镍箔作为负极板导耳13，用耐高温胶带包住负极板导耳；裁制出与切角形的异形负极集流体基体相同的0.35mm的锂箔作为异形负极片；将异形负极集流体对应放置于两异形负极片之间，用油压机将两片负极片和异形负极集流体压制成一体，制成0.75mm厚的异形负极板；在异形负极板外包一层喷涂有氧化铝的PP/PE/PP复合膜作为隔膜，去掉负极板导耳上的耐高温胶带，露出负极板导耳，完成软包装异形包膜负极板10的制作过程；
⑶装配大容量Li-FeS2软包装异形单体电池
选用封有固体胶的铝板条作为正极引出片7、选用封有固体胶的镍板条作为负极引出片8；分别去掉正极引出片和负极引出片一端的固体胶；将60片异形包膜正极板和61片异形包膜负极板间隔整齐叠放，正极板导耳和负极板导耳相互对应，将全部正极板导耳与正极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；全部负极板导耳与负极引出片去掉固体胶的一端焊接成一体；用胶带将异形包膜正极板和异形包膜负极板捆紧构成异形极板组，胶带外包一层耐高温的聚酰亚胺膜后，用热合机将异形极板组热封在铝塑膜中，热封后的铝塑膜即成为异形单体电池壳体9，密封后的部分正极引出片和负极引出片露在异形单体电池壳体外面，形成干态异形单体电池；通过真空注液将1mol/lLiCF3SO3的PC+DME+DOL（体积比1:1:1)的电解液注入到干态异形单体电池中，经陈化后密封；在电池正极引出片和负极引出片之间并联一只二极管（图中未标注）后，正极引出片和负极引出片上均匀涂覆耐碱的环氧树脂胶，完成如图1-图3所示大容量Li-FeS2软包装异形单体电池的制作过程。
电池电性能测试：
经测试，制成的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池容量可达1000Ah、高倍率放电的放电倍率可达0.1C以上；将大容量Li-FeS2软包装异形单体电池以30A放电33h，放电电压截止1V，放电容量达90%，重量比能量达430Wh/kg。
尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式。这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，包括单体电池壳体，其特征在于：所述单体电池壳体由热封异形极板组的铝塑膜构成，所述异形极板组为将方形极板组底面的一端或两端的直角制为切角形或弧形；所述异形极板组为复数片FeS2正极活性物质大功率异形包膜正极板和比异形包膜正极板多一片的夹层式锂箔异形包膜负极板间隔捆绑构成；每片异形包膜正极板上引出一条正极板导耳、每片异形包膜负极板上引出一条负极板导耳；全部正极板导耳固装于一正极引出片一端、正极引出片另一端置于单体电池壳外部；全部负极板导耳固装于一负极引出片一端、负极引出片另一端置于单体电池壳外部。
2.根据权利要求1所述的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，其特征在于：所述正极引出片和负极引出片上均制有固体密封胶。
3.根据权利要求1所述的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，其特征在于：所述异形包膜正极板中正极板包括作为正极集流体基体的铝箔和辊压在铝箔两面的正极材料。
4.根据权利要求3所述的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，其特征在于：所述正极材料包括FeS2活性物质，SP、VGCF、乙炔黑、石墨中的一种或复数种导电剂，PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一种或复数种粘合剂混合构成的混合物。
5.根据权利要求1所述的大容量Li-FeS2软包装异形单体电池，其特征在于：所述异形包膜负极板中的负极板包括压制成一体的两片异形锂箔和两片异形锂箔之间的异形冲孔镍箔。
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