专利名称：一种可充3v扣式锂电池的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种具有磷酸亚铁锂正极的可充3V扣式锂电池，属于化学储能技术的创新。
背景技术：
可充3V扣式锂电池是一类重要的电池类型，主要用于电子电路板作为数据记忆体备用电源，广泛应用在笔记本电脑、移动电话、GPS导航仪等产品上。目前，这种电池主要采用锂化二氧化锰作为正极活性物质，锂铝合金作为负极活性物质，其优点是容量高、自放电小，但是也存在使用寿命短、深度放电能力差和成本高等缺点。电子产品的小型化、免维护等发展趋势迫切需要开发一种深度放电寿命长、成本低的可充3V扣式锂电池。磷酸亚铁锂是一种新型的锂离子电池正极材料，具有容量高、循环寿命长、成本低和绿色环保等优点。但是普通的磷酸亚铁锂材料本身处于富锂状态即放电状态，不能够直接和锂铝合金负极构成电池，否则电池充电中会在负极形成金属锂沉积而破坏负极，造成电池失效。本发明采用了缺锂态磷酸亚铁锂材料与锂铝合金负极，解决了上述问题，使该电池具有了实际应用的价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有磷酸亚铁锂正极的可充3V扣式锂电池，该电池具有容量高、自放电小、深度放电能力强、寿命长等优点，是现有二氧化锰为正极的可充扣式锂电池的理想替代产品。本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种具有磷酸亚铁锂正极材料的可充3V 锂电池，该扣式电池包括两半式的金属壳体，壳体内设置隔膜和填充电解液，隔膜的两侧分别设置正极和负极，所述的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，或者两者结合而成的复合薄膜，或为聚丙烯毡，或为纤维的纸质薄膜，或为玻璃纤维膜，所述的正极由集流体和正极材料组成，正极材料由磷酸亚铁锂(LixFePO4)和选自石墨、 炭黑、一种或多种的导电剂，及选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素的一种或多种的粘接剂组成，所述的负极为锂铝合金(LiyAl),所述的电解液为LiPF6、 LiClO4、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、LiBF4、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)、碳酸甲乙酯(EMC)或Y-丁内酯(GBL) 的一种溶液或者多种混合溶液。其特征在于，正极中的磷酸亚铁锂(LixFePO4)是缺锂态磷酸亚铁锂，即LixFePO4中 X < I。负极锂铝合金(LiyAl)为富锂态，即LiyAl中y > O。本发明的优点在于，扣式电池的正极由缺锂态磷酸亚铁锂和导电剂、粘接剂以及集流体构成。缺锂态磷酸亚铁锂具有优良的循环寿命，比可充二氧化锰循环寿命长10倍以上，从而延长了电池的循环寿命，更能够满足电子产品对电池使用寿命的要求，有利于实现电子产品中电池免更换。且缺锂态磷酸亚铁锂原料丰富，成本低，适合大规模的工业化生产，可以降低电池成本，扩大应用规模。
具体实施例方式实施例I将电池级LiFePO4粉末90g和鳞片石墨粉5g、导电炭黑Super-Li 2g均勻混合， 然后加入质量浓度为15%丙烯酸酯水溶液20g，用玻璃棒搅拌成为浆状，再用刮刀把浆体涂抹在IOcmX IOcmX 16um的铝箔上，然后把铝箔放入110°C鼓风烘箱中，烘干12h，取出， 用压片机将铝箔压至O. 5mm厚，然后切成一个Φ6·ι的圆饼，再放入150°C，-O. IMPa真空烘箱中，烘干12h，转移到相对湿度彡1%的干燥环境中，作为正极待用。把Φ6.2πιπι，厚度
O.4mm锂饼放入不锈钢壳体,上面放好Φ 6. 4mm,厚度70um聚丙烯租隔膜,在把正极放在隔膜上面，加入O. 8g IM LiPF6在I : 3 :的PC和DME的电解液，盖好另一半不锈钢壳体，然后在油压机上封口，制成扣式电池，在自动充放电仪上用O. ImA电流充电，当电池充电电压达到3. 5V停止充电，把电池转移到相对湿度彡I %的干燥环境中，用钳子拆开电池，取出正极片，浸入IOOmllM LiPF6在I : 3 :的PC和DME的电解液中10分钟，取出作为正极待用。 把Φ6. 2mm，厚度O. 4mm锂铝合金饼(Li 18% wt, Al 82% wt)放入不锈钢壳体，上面放好 Φ 6. 4mm,厚度70um聚丙烯毡隔膜，再把正极放在隔膜上面，加入O. 8g IM LiPF6在I : 3 : 的PC和DME的电解液，盖好另一半不锈钢壳体，然后在油压机上封口，制成扣式电池。对该电池进行O. IC放电到2. 0V，然后O. IC充电到3. 25V，然后再O. IC放电到2. 0V，如此往复， 进行循环寿命测试。循环100次后，电池容量仍然保持在初始容量的72%。实施例2将Litl 3FeP04粉末90和石墨粉5g均匀混合，然后加入质量浓度为20%聚氧化乙烯水溶液25g，用玻璃棒搅拌成为浆状，再把浆体均匀的涂抹在IOcmX 10cmX20um铝箔上， 然后把铝箔放入150°C鼓风烘箱中，烘干12h，取出，用压片机将其压至O. 9_厚，然后切成一个Φ 9mm的圆饼，在放入150°C，-0. IMPa的真空烘箱中，烘干12h，转移到相对湿度彡1% 的干燥环境中，作为正极待用。把Φ IOmm,厚度为O. 5mm锂招合金(Lia4Al)片放入不锈钢壳体，上面放好ΦΙΙπιπι，厚度50um聚乙烯复合隔膜(中国)，再把正极放在隔膜上面，要正极材料接触隔膜，然后加入Ig现1^以04在1 : 3PC和DME的电解液，盖好另一半不锈钢壳体，然后在油压机上封口，得到扣式电池。对该电池进行O. IC放电到2. 0V，然后O. IC充电到3. 25V，然后再O. IC放电到2. 0V，如此往复，进行循环寿命测试。循环50次后，电池容量仍然保持在初始容量的85%。实施例3将电池级LiFePO4粉末80g和鳞片石墨粉8g、导电炭黑Super-Li 3g放入烧杯中均匀混合，加入30g无水乙醇，用玻璃棒搅拌成为浆状，再在加入60% PTFE乳液9g，用玻璃棒不停搅拌直至浆料成为膏状且不粘烧杯壁。将膏体取出在双棍对辊机上反复滚压为膜片，至厚度为O. 7_停止，然后放入110°C鼓风烘箱中，烘干12h，取出，切成一个Φ18_的圆饼，再放入150°C，-O. IMPa真空烘箱中，烘干12h，转移到相对湿度彡I %的干燥环境中， 作为正极待用。把Φ 20mm，厚度O. 9mm锂饼放入不锈钢壳体，上面放好Φ 22mm，厚度50um 纸纤维隔膜(NKK，日本)，在把正极放在隔膜上面，加入3g IM LiPF6在I 3:的EC和EMC 的电解液，盖好另一半不锈钢壳体，然后在油压机上封口，制成扣式电池，在自动充放电仪
4上用O. 2mA电流充电，当电池充电电压达到3. 7V停止充电，把电池转移到相对湿度彡1%的干燥环境中，用钳子拆开电池，取出正极片，浸入IOOg IM 1^ 6在1 : 3:的PC和DME的电解液中10分钟，取出作为正极待用。把Φ 20mm，厚度O. 4mm锂铝合金饼(Li 23% wt, Al 77% wt)放入不锈钢壳体，上面放好Φ 22mm，厚度50um聚丙烯毡隔膜，再把正极放在隔膜上面，加入0.8g IM: 3 :的PC和DME的电解液，盖好另一半不锈钢壳体，然后在油
压机上封口，制成扣式电池。
权利要求
1.一种具有磷酸亚铁锂正极材料的3V可充扣式锂电池，该扣式电池包括两半式的金属壳体，壳体内设置隔膜和填充电解液，隔膜的两侧分别设置正极和负极，所述的隔膜为具有微孔的聚丙烯薄膜，或具有微孔的聚乙烯薄膜，或者两者结合而成的复合薄膜，或为聚丙烯毡，或为纤维的纸质薄膜，或为玻璃纤维，所属的正极由集流体和正极材料组成，集流体为不锈钢网，正极材料由磷酸亚铁锂和选自石墨、炭黑、乙炔黑的一种或多种的导电剂，及选自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纤维素的一种或多种的粘接剂组成，所述的负极为锂铝合金，所述的电解液为LiPF6、LiClO4、双乙二酸硼酸锂或LiBF4溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、碳酸甲乙酯或 Y-丁内酯的一种溶液或者多种混合溶液，其特征在于，正极材料由磷酸亚铁锂和导电齐U、 粘接剂组成，负极为锂铝合金。
2.权利要求1所述的磷酸亚铁锂材料为缺锂态磷酸亚铁锂Li X FePO4, X < L
3.权利要求2所述的磷酸亚铁锂材料Li X FePO4,0. I < x < I。
4.权利要求3所述的磷酸亚铁锂材料Li X FePO4,0. I < x < O. 5。
5.权利要求1所述的锂铝合金为富锂态锂铝合金LiyAl，y > O。
6.权利要求5所述的锂铝合金为富锂态锂铝合金LiyAl，y > O. 5。
全文摘要
本发明公开了一种具有磷酸亚铁锂正极的可充3V扣式锂电池。该该扣式电池包括两半式的金属壳体，壳体内设置隔膜和填充电解液，隔膜的两侧分别设置正极和负极，所述的隔膜为具有微孔的聚丙烯、聚乙烯薄膜，或者两者结合的复合薄膜，或为聚丙烯毡，或为纤维的纸质薄膜；所述的正极由集流体和正极材料组成，集流体为不锈钢网，正极材料由缺锂型磷酸亚铁锂、导电剂、粘接剂组成；所述的负极为锂铝合金，所述的电解液为锂盐溶解在有机物溶液中制成。本发明的优点在于，该电池具有容量高、自放电小、深度放电能力强、寿命长等优点，是现有二氧化锰为正极的3V扣式可充锂电池的理想替代产品。
文档编号H01M10/052GK102610848SQ201110023800
公开日2012年7月25日 申请日期2011年1月21日 优先权日2011年1月21日
发明者叶丽光, 郝德利 申请人:天津赫维科技有限公司