CN207938729U - 一种大电流锂锰扣式电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大电流锂锰扣式电池，属于扣式电池技术领域。该电池包括正极盖、负极盖和设于正极盖与负极盖之间形成的密封腔体内的电芯与电解液，电芯由正极片、隔膜与负极片叠放后折叠而成；正极片由铝拉网及碾压在铝拉网正反两面的锰电极材料构成，其反面为由折痕隔开的N片子正极片，其正面为由铝拉网裸露形成的1片正极和N‑1片连续的子正极片；负极片由铜网及敷设在铜网正反两面的锂电极材料构成，其正面为由铜网裸露形成的1片负极和N‑1片连续的子负极片，其反面为N片连续的子负极片；正极片与负极片之间设有隔膜使子正极片与子负极片隔开且其通过预定的方式组合后沿折痕同向顺次折叠构成电芯。

Description

一种大电流锂锰扣式电池

技术领域

本实用新型属于扣式电池技术领域，特别涉及一种大电流锂锰扣式电池，该电池为在申请号为201710825026.3的专利的基础上进行进一步改进以提高容量和降低加工难度。

背景技术

近年来，电子产品的发展非常迅速，其产品的多样化，应用领域越来越广，许多电子产品为了方便顾客使用，对所用电池的容量、体积和输出功率都提出了很高的要求，正朝着便携式的趋势发展，为满足市场需求，开发新的大功率的电池势在必行。

如申请号为201710825026.3的专利公开了一种高功率锂锰扣式电池，该电池包括正极盖、负极盖和设于正极盖与负极盖之间形成的密封腔体内的正极片、隔膜、负极片与电解液；所述负极片的反面部分或者全部敷设有集流网，所述正极片、隔膜与反面敷设有集流网的负极片依次叠放构成长条形电芯后折叠构成与密封腔体配合的矩形电芯；所述矩形电芯设于密封腔体内，其靠近正极盖1的一侧为正极片，其另一侧为敷设有集流网的负极片；所述正极片为湿法生产的锰电极且折叠处设有折痕，所述正极盖内侧设有与矩形电芯一侧配合的集流片。

申请人在生产前述电池时发现如下问题：

(1)折叠方式复杂，通常只有采用人工在干燥室内操作，生产效率低，难以实现自动化生产；

(2)在上述的工艺基础上，如果在正极材料上增加集流网，正极集流的两个面中有一个面完全裸露，极片的边角容易形成脱粉现象，导致集流网露出，装配过程中容易刺穿隔膜，造成电芯短路，产品合格率较低；

(3)上述工艺在增加输出功率的基础上，电池容量并没有增加多少，如要增加电池的容量势必要增大电池的体积。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种大电流锂锰扣式电池，该电池具有更大的容量和较高的输出功率，其电芯的制备方式更加简单；所述技术方案如下：

本实用新型实施例提供了一种大电流锂锰扣式电池，包括正极盖、负极盖和设于正极盖与负极盖之间形成的密封腔体内的电芯与电解液，所述电芯由正极片、隔膜5与负极片叠放后折叠而成；所述正极片与负极片折叠后形成相互配合的2N-1片子正极片与2N-1片子负极片；所述正极片由铝拉网1及碾压在铝拉网1正反两面的锰电极材料2构成，其反面为由折痕隔开的N片子正极片，其正面为由铝拉网1裸露形成的1片正极和N-1片连续的子正极片；所述负极片由铜网3及敷设在铜网3正反两面的锂电极材料4构成，其正面为由铜网3裸露形成的1片负极和N-1片连续的子负极片，其反面为N片连续的子负极片；所述正极片与负极片之间设有隔膜5使子正极片与子负极片隔开且其通过预定的方式组合后沿折痕同向顺次折叠构成电芯。

具体地，本实用新型实施例中的电芯的结构为：所述隔膜5包覆在负极片外，所述正极片反面的N片间隔的子正极片包覆在隔膜5外将负极片正面的N-1片子负极片和反面远离负极的1片子负极片覆盖，以反面远离负极的1片子负极片起始沿折痕反向折叠N-1次构成电芯。

其中，本实用新型实施例中的扣式电池为圆形，所述电芯为矩形且其四个角顶靠在密封腔体的内壁上或位于密封腔体的内壁的相邻内侧。

具体地，本实用新型实施例中的子正极片为矩形，所述铝拉网1的厚度为0.1-0.5mm，所述锰电极材料2的厚度为0.1-1.0mm。

进一步地，本实用新型实施例中的锰电极材料2以二氧化锰、石墨、乙炔黑和聚四氟乙烯乳液为原料并以乙醇为溶剂制成，通过碾压机滚压在铝拉网1上，并由激光打印机打印折痕。具体地，本实用新型实施例中的隔膜5为矩形，其厚度为0.01-0.40mm。

具体地，本实用新型实施例中的负极片为矩形，所述锂电极材料4为条形锂带，其厚度为0.05-0.30mm；所述铜网3的厚度为0.02-0.20mm。

优选地，本实用新型实施例中的负极片的宽度小于正极片的宽度，所述正极片相对于负极片在宽度方向向外延伸0.25-0.50mm。

其中，本实用新型实施例中的负极片由一条锂带按N-1：N片子负极片对折包覆在N片子负极片对应长度的铜网3外形成。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

(1)在反应面积不变的情况下，正极片的总长度缩短了40%以上，正极的集流网也相应减少，有效的提高了活性物质的利用空间，从而提升了电池的总容量；

(2)折痕数量减少1倍左右，简化了生产工艺，提高了正极片的制作效率；

(3)电芯的折叠方式发生改变，由正反相间的折叠方式改变为同方向折叠，便于设计自动折叠的工装，有利于实现自动化生产；

(4)正极片制作工艺发生改变，正极片上采用特定的集流网并被锰电极材料覆盖，集流网不易裸露形成毛刺，从而降低了电芯的短路率，提升了产品的合格率；

(5)子正极片的边角设有缺口使电芯四周倒角，电芯入盖过程中四角不易被撞伤，提升了电芯的合格率，同时可以有效增加极片尺寸和活性物质的重量，不但增加了电池容量，还提升了输出功率；

(6)采用特殊的正极盖设计，不但可以降低电池的厚度，还可以使正极与正极盖始终均匀接触并抵消装配和使用过程中的膨胀形变；同时，裸露的铝拉网与正极盖能更好的接触且不会损坏锰电极材料。

附图说明

图1是实施例3提供的正极片的结构示意图；

图2是实施例3提供的负极片的结构示意图；

图3是实施例3提供的正极片与负极片组合的结构示意图；

图4是实施例3提供的正极片与负极片组合第一次折叠的结构示意图；

图5是实施例3提供的正极片与负极片组合第二次折叠的结构示意图；

图6是实施例4提供的正极片的结构示意图；

图7是实施例4提供的负极片的结构示意图；

图8是实施例4提供的正极片与负极片组合的结构示意图；

图9是实施例4提供的正极片与负极片组合第一次折叠的结构示意图；

图10是实施例4提供的正极片与负极片组合第二次折叠的结构示意图；

图11是实施例4提供的正极片与负极片组合第三次折叠的结构示意图

图12是实施例5提供的正极片的正面视图；

图13是实施例5提供的正极片的反面视图。

图中：1铝拉网、2锰电极材料、3铜网、4锂电极材料、5隔膜。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

实施例1

参见图1-11，实施例1公开了一种大电流锂锰扣式电池，该电池包括正极盖、负极盖和设于正极盖与负极盖之间形成的密封腔体内的电芯与电解液等，电芯由正极片、隔膜5与负极片叠放后折叠而成。其中，正极片与负极片折叠后形成相互配合的2N-1片子正极片与2N-1片子负极片；子正极片和子负极片具体可以为与密封腔体配合的矩形片。其中，正极片由铝拉网1及碾压在铝拉网1正反两面的锰电极材料2构成，其反面为由折痕隔开的N片子正极片，其正面为由铝拉网1裸露形成的1片正极（大小与子正极片相同，对应反面端部的一片子正极片）和N-1片连续的子正极片（相邻子正极片之间对应折痕的位置具有锰电极材料，如可覆盖正面绝大部分仅端部对应一片子正极片大小的区域未覆盖）。其中，负极片由铜网3及敷设（具体可以为包覆）在铜网3正反两面的锂电极材料4构成，其正面为由铜网3裸露形成的1片负极（大小与子负极片相同，对应反面端部的一片子负极片）和N-1片连续的子负极片（包含折痕宽度），其反面为N片连续的子负极片（包含折痕宽度）。进一步地，正极片与负极片之间设有隔膜5使相应的子正极片与子负极片隔开且其通过预定的方式组合后沿折痕按预定的方式同向顺次折叠构成电芯。电芯的制备要求每次折叠后相接触面极性相同，完全折叠后电芯两侧的极性相反（一侧为裸露的铝拉网1，另一侧为裸露的铜网3），每次折叠对齐使矩形电芯为长方体形结构，而子正极片与子负极片之间具有隔膜5。其中，N为2-7的整数，常见为3或4。其中，本实施例中的裸露可以理解为未设置电极材料（优选），也可以理解为集流体（铝拉网和铜网）延伸出电极材料一片子电极长度后折叠覆盖在一端的电极材料上。

具体地，参见图1-11，本实用新型实施例中的电芯的结构为：隔膜5包覆在负极片外，正极片反面的N片间隔的子正极片包覆在隔膜5外将负极片正面相应的N-1片子负极片和反面远离负极的1片子负极片覆盖（之间具有隔膜5），即正极片的反面一端与负极片正面一端对齐，正极片反面一端的N-1片正极片将负极片正面的N-1片子负极片覆盖，正极片反面另一端的一片子正极片反向翻折（沿靠近端部的一条折痕）将负极片反面的一片子负极片覆盖。以反面远离负极的1片子负极片起始沿折痕（第2条至第N-1条）反向折叠N-1次构成电芯；实际上，折叠过程中前N-2次折叠沿折痕折叠，最后一次沿正极片端部反向折叠使负极露出。

其中，本实用新型实施例中的扣式电池为圆形，电芯为矩形且其四个角顶靠在密封腔体的内壁上或位于密封腔体的内壁的相邻内侧。

具体地，本实用新型实施例中的子正极片为矩形，铝拉网1的厚度为0.1-0.5mm，锰电极材料2的厚度为0.1-1.0mm。

进一步地，本实用新型实施例中的锰电极材料2以二氧化锰、石墨、乙炔黑和聚四氟乙烯乳液等为原料并以乙醇为溶剂采用湿法工艺制成，通过碾压机滚压在铝拉网1上，并由激光打印机或其他物理方式打印折痕。当然，锰电极材料2也可以以二氧化锰为主采用其他工艺制备。具体地，折痕垂直于正极片，其数量为N-1条，其宽度可以相同，也可以由远离正极方向逐渐变窄。

优选地，参见图12和13，为了在电池盖组成的圆形密封腔体内容纳更多的活性物质和增加正极与负极的反应面，则在正极片的四个角倒角（斜角、圆角或其他形状），折痕的两端设有折叠后能与倒角配合的缺口，使各子正极片折叠后对齐构成四角倒角的矩形电芯。其中，正极片的四个角导圆角(R=0.5-3.0)，相应地，缺口为形缺口（两段圆弧构成）。具体地，本实施例中的正极片的四个角导斜角，相应地，缺口为V形缺口。

具体地，本实用新型实施例中的隔膜5为矩形，其材质为特殊纤维（要求其具有机械强度高、吸液性高和电阻率低等特点），其厚度为0.01-0.40mm。

具体地，本实用新型实施例中的负极片为矩形，锂电极材料4为条形锂带，其厚度为0.05-0.30mm；铜网3的厚度为0.02-0.20mm。

优选地，本实用新型实施例中的负极片的宽度小于正极片的宽度，正极片相对于负极片在宽度方向向外延伸0.25-0.50mm。电池在制作过程中，负极片和正极片很难做到完全重叠，这样未重叠的部分就会导致浪费，所以减少负极片的宽度是节省成本。另一方面负极材料放电过程中，负极片中的锂会发生反应，能保证锂离子逐渐嵌入正极片的锰材料晶型中。

进一步地，锂带的宽度与铜网3对应（铜网3的宽度可以稍小于锂带的宽度），隔膜5的宽度可以大于正极片与负极片的宽度。

其中，本实用新型实施例中的负极片可以由一条锂带对折在铜网3的正反两面构成；具体地，由一条锂带按N-1：N片子负极片（加上相应折痕的宽度）对折包覆在N片子负极片对应长度（加上相应折痕的宽度）的铜网3外形成，其一端裸露形成负极。

优选地，本实用新型的正极盖上向内（朝向电芯）凸设有凸台（形成凹槽）挤涨后能向外进行形变并提供一个禁止形变的回弹力，凸台上均匀分布有多个向内（朝向电芯）的凸点。进一步地，凸台与凸点在制成正极盖时一次冲压成型得到。

本实施例提供了一种大电流锂锰扣式电池，该电池具有更大的容量和输出功率，其电芯的制备方式更加简单。

实施例2

参见图1-13，实施例2提供了前述的大电流锂锰扣式电池的制备方法，该方法制备包括：

(1)将湿法得到锰电极材料按N-1：N片子正极片通过碾压机碾压在N片子正极片对应长度（加上相应折痕的宽度）的铝拉网1的正反面制成正极片，正极片反面相应位置印出预定宽度的折痕将其分割为N片间隔的子正极片，正极片正面上一端（其他位置覆盖锰电极材料2）的铝拉网1裸露形成正极和N-1片连续的子正极片。具体地，正极片可以由一大片覆盖有锰电极材料的铝拉网1切片而成，切片过程中同时切出倒角和缺口。

(2)将一条锂带（长度为2N-1片子负极片对应长度）按N-1：N片子负极片（加上相应折痕的宽度）折叠包覆在N片子负极片对应长度（加上相应折痕的宽度）的铜网3的正反两面制成负极片，负极片正面上一端的铜网3裸露形成负极和N-1片连续的子负极片，反面为N片连续的子负极片。

(3)在负极片外包覆隔膜5将其上的2N-1片子负极片覆盖，隔膜5可以向四周伸出以保证隔离效果。

(4)在隔膜5外包覆正极片使正极片反面的N片间隔的子正极片（与隔膜5接触）将负极片正面的N-1片子负极片和反面远离负极的1片子负极片覆盖。正极片可以预先按N-1:1沿靠近端部（靠近正极一端）的折痕反向折叠，再让正极片反面的子正极片与负极片正面的子负极片对齐并部分包覆。

(5)以反面远离负极的1片子负极片起始沿折痕（第2条至第N-1条）通过人工或者机械沿同一方向反向折叠N-1次构成电芯；具体地，前N-2次折叠沿折痕折叠，最后一次沿正极片端部反向折叠使负极露出。

电芯可以通过冲压机冲压在负极盖上（同时可以检测是否短路）。

其中，步骤(2)-(5)可以在干燥密封室内完成。

(6)将电芯安装于负极盖与正极盖构成的密封腔体内并填充电解液，密封，电芯的正极和负极分别与正极盖和负极盖接触。

本实用新型提供了一种大电流锂锰扣式电池的制备方法，该方法具有更高的产品合格率，且折叠方式简单，不但能提升生产效率还可以机械自动化生产。

实施例3

参见图1-5，本实施例中的N为3，电池型号为CR3832，电池直径为37.97-38.00mm，厚度为3.2-3.3mm，单片子正极片为长21-23mm*宽23-24mm，正极片的厚度（不露网部分）为0.60-0.65mm，正极片的总长度70-73mm，折痕宽度2-3mm，反面间隔分布3片子正极片，裸露的铝拉网长23-24mm*宽23-24mm。

隔膜的总长度为165-175mm，宽度为25-27mm，厚度为0.1mm；锂带总长度160-170mm，宽度为22.5-23.0mm，厚度为0.11mm；铜网的长度为93-96mm，宽度为21-22mm，厚度为0.06mm。

组合与折叠方式与实施例2相同。

下面对本实施例得到的电池与申请号为CN201710825026.3的专利的电池进行对比，其结果如下：

1、输出电压对比测试

表1

表1为390Ω、39Ω负载的情景下本实施例提供的扣式电池与专利CN201710825026.3提供的扣式电池的电压对比，从表1中可以看出本实施例提供的CR3832电池和专利CN 201710825026.3的CR3832电池负载电压相当，即正极集流网的减少和折叠方式的改变在功率性上也能满足客户要求。

2、梯度恒流放电容量测试对比：

快速恒流阶梯放电条件：即在温度20±2℃和相对湿度35%-75%下，恒流连续放电：负载75mA连续放电，至2.3V，休息3h；负载35mA连续放电，至2.3V，休息3h；负载5mA连续放电，至2.3V，休息3h；负载3mA连续放电，至2.3V，休息3h；负载1.8mA连续放电，至2.0V；其结果如表2和表3所示：

表2

表3

从表2和3可知，两种电池的75mA和35mA大电流放电容量基本一致，功率基本一样。但本实施例提供的CR3832电池的总容量高于专利CN201710825026.3的电池，提升超过5%。从总容量上看本实施例提供的电池相对于专利CN201710825026.3的电池有明显提升。因此，本实施例中的电池在保证高功率的同时还保证了高容量。

实施例4

参见图6-11，本实施例中的N为5，组合与折叠方式与实施例2相同。

实施例5

参见图12和13，本实施例中的N为3，组合与折叠方式与实施例3相同，不同之处在于：正极片的四个角倒圆角（R=2），缺口为形缺口。经检测该实施例中的电池相对于专利CN201710825026.3的电池，在功率和容量上均有较大提高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种大电流锂锰扣式电池，包括正极盖、负极盖和设于正极盖与负极盖之间形成的密封腔体内的电芯与电解液，所述电芯由正极片、隔膜(5)与负极片叠放后折叠而成；其特征在于，

所述正极片与负极片折叠后形成相互配合的2N-1片子正极片与2N-1片子负极片；

所述正极片由铝拉网(1)及碾压在铝拉网(1)正反两面的锰电极材料(2)构成，其反面为由折痕隔开的N片子正极片，其正面为由铝拉网(1)裸露形成的1片正极和N-1片连续的子正极片；

所述负极片由铜网(3)及敷设在铜网(3)正反两面的锂电极材料(4)构成，其正面为由铜网(3)裸露形成的1片负极和N-1片连续的子负极片，其反面为N片连续的子负极片；

所述正极片与负极片之间设有隔膜(5)使子正极片与子负极片隔开且其通过预定的方式组合后沿折痕同向顺次折叠构成电芯。

2.根据权利要求1所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述电芯的结构为：

所述隔膜(5)包覆在负极片外，所述正极片反面的N片间隔的子正极片包覆在隔膜(5)外将负极片正面的N-1片子负极片和反面远离负极的1片子负极片覆盖，以反面远离负极的1片子负极片起始沿折痕反向折叠N-1次构成电芯。

3.根据权利要求1所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述扣式电池为圆形，所述电芯为矩形且其四个角顶靠在密封腔体的内壁上或位于密封腔体的内壁的相邻内侧。

4.根据权利要求3所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述子正极片为矩形，所述铝拉网(1)的厚度为0.1-0.5mm，所述锰电极材料(2)的厚度为0.1-1.0mm。

5.根据权利要求4所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述锰电极材料(2)以二氧化锰、石墨、乙炔黑和聚四氟乙烯乳液为原料并以乙醇为溶剂制成，通过碾压机滚压在铝拉网(1)上，并由激光打印机打印折痕。

6.根据权利要求1所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述隔膜(5)为矩形，其厚度为0.01-0.40mm。

7.根据权利要求1所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述负极片为矩形，所述锂电极材料(4)为条形锂带，其厚度为0.05-0.30mm；所述铜网(3)的厚度为0.02-0.20mm。

8.根据权利要求1所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述负极片的宽度小于正极片的宽度，所述正极片相对于负极片在宽度方向向外延伸0.25-0.50mm。

9.根据权利要求7所述的大电流锂锰扣式电池，其特征在于，所述负极片由一条锂带按N-1：N片子负极片对折包覆在N片子负极片对应长度的铜网(3)外形成。