一种扣式锂电池的制备方法与流程

本发明涉及锂电池领域技术，尤其是指一种扣式锂电池的制备方法。

背景技术：

从外形上来分，锂电池包括扣式锂电池和柱状锂电池。扣式锂电池电池容量小，使用寿命短，多用在计算器、电子玩具、打火机上等等，其生产是通过在传送带上排队的一道道工序完成的，生产工艺相对简单且相对成熟，生产效率较高。

锂离子电池性能的改善主要取决于嵌脱锂电极材料的性能。目前，扣式锂离子电池广泛采用中间相碳微球和改性石墨作为负极材料，但存在理论储锂容量较低(石墨为372mah/g)，易发生有机溶剂共嵌入等缺点，因此高容量锂离子电池负极材料的研究与应用已成为提高电池性能的关键。在已知的储锂材料中，硅具有最高的理论容量(不包括嵌入锂的质量时，约为4200mah/g)和较为适中的嵌脱锂电位(约0.1-0.5vvs.li/li+)，非常适用于作锂离子电池的负极材料。但是硅基材料在高程度嵌脱锂条件下，存在严重的体积效应，容易导致材料的结构崩塌和电极材料的剥落而使电极材料失去电接触，从而造成电极循环性能急剧下降。

因此，有必要对目前的扣式锂电池进行改进。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种扣式锂电池的制备方法，其具有容量高的特点，并可实现快速充放电，并可有效解决漏液现象。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种扣式锂电池的制备方法，包括有以下步骤：

(1)制作负极盖，该负极盖包括有依次一体成型连接的盖帽、主筒体、加长筒体以及反向筒体，盖帽、主筒体和加长筒体围构形成一开口朝上的容置腔，反向筒体于加长筒体的顶部反向折弯形成，且反向筒体与加长筒体之间夹设有隔热涂层；

(2)将负极盖置于注塑模具中形成出绝缘件，该绝缘件覆盖住容置腔的内周侧壁，主筒体的上端、加长筒体和反向筒体均嵌入绝缘件中；

(3)制作负极材料：包括有以下步骤：

(3.1)混料：

将石墨前驱体、粘结剂、纳米硅按照一定比例加入机械融合机中处理25-30min，得到硅碳负极材料前驱体；

(3.2)两相包覆碳化：

将步骤(3.1)得到的硅碳负极材料前驱体置于氮气气氛保护炉中进行碳化，以30～35℃/min的升温速率升至500～900℃并保温2-3小时，过程中持续通入氮气，并且炉压控制在160-200pa，碳化完成后，粉碎筛分得到锂离子电池用高压实硅碳负极材料；

(4)将步骤(3)得到的负极材料压入容置腔中，使负极材料与盖帽的内壁贴合；

(5)往容置腔注入熔融塑胶以制作成型出隔膜，隔膜叠合在负极材料上，隔膜的周侧面与绝缘件的内周侧壁密封连接；

(6)取正极材料并将正极材料压入容置腔中，使得正极材料叠合在隔膜上；

(7)往容置腔内注入电解液；

(8)制作正极壳，并将正极壳与绝缘件扣合，使得正极壳盖住容置腔的开口并与正极材料贴合；

(9)在正极壳的外周侧面套设感应线圈，并对感应线圈进行通电，使得正极壳的外周侧面被加热，从而使绝缘件的外周侧面局部熔融而与正极壳的内周侧壁形成密封结构。

优选的，所述步骤(3.1)中石墨前驱体为人造石墨或者天然石墨的一种或几种混合，平均粒径d50为5～10μm。

优选的，所述步骤(3.1)中粘结剂为煤系或者油系沥青的一种或几种混合，软化点为200-300℃。

优选的，所述步骤(3.1)中机械融合机处理时的转速为600～1000rpm。

优选的，所述步骤(3.1)中石墨前驱体、粘结剂、纳米硅的质量比为1:0.008-0.02:0.03-0.5。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过采用本发明制得扣式锂电池，尤其是在制作电池负极时，采用简单的控制氮气气氛保护炉的炉压，使沥青挥发出的烟在硅碳负极表面形成一个气固两相的界面，最里层是沥青的固相包覆，外层则是沥青挥发出的烟气组分的气相包覆，采用气相包覆作为固相包覆的补充二次包覆的方法，得到的外层碳包覆层均匀且致密，降低了材料比表面积，隔绝了硅与电解液的直接接触，提高了电池循环性能。同时沥青的用量可以进一步降低，使用不到5％的沥青用量，残碳率进一步降低，所以，通过此方法制备出的硅碳负极材料具有高的压实密度、优良的循环性能。同时通过注塑成型绝缘件，并配合利用感应线圈，使得绝缘件局部熔融而与正极壳形成密封结构，有效杜绝漏液现象，大大提高了产品使用的安全性。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明：

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的截面示意图。

附图标识说明：

10、负极盖11、盖帽

12、主筒体13、加长筒体

14、反向筒体15、隔热涂层

101、容置腔20、绝缘件

30、负极材料40、隔膜

50、正极材料60、正极壳

具体实施方式

本发明揭示了一种扣式锂电池的制备方法，包括有以下步骤：

(1)制作负极盖10，该负极盖10包括有依次一体成型连接的盖帽11、主筒体12、加长筒体13以及反向筒体14，盖帽11、主筒体12和加长筒体13围构形成一开口朝上的容置腔101，反向筒体14于加长筒体13的顶部反向折弯形成，且反向筒体14与加长筒体13之间夹设有隔热涂层15，隔热涂层15用于隔绝外部的热量传递至内部，加长筒体13的内径大于主筒体12的内径，反向筒体14的长度等于加长筒体13的长度。

(2)将负极盖10置于注塑模具中形成出绝缘件20，该绝缘件20覆盖住容置腔101的内周侧壁，主筒体12的上端、加长筒体13和反向筒体14均嵌入绝缘件20中。

(3)制作负极材料：包括有以下步骤：

(3.1)混料：

将石墨前驱体、粘结剂、纳米硅按照一定比例加入机械融合机中处理25-30min，得到硅碳负极材料前驱体，所述石墨前驱体为人造石墨或者天然石墨的一种或几种混合，平均粒径d50为5～10μm，所述粘结剂为煤系或者油系沥青的一种或几种混合，软化点为200-300℃，所述机械融合机处理时的转速为600～1000rpm，所述石墨前驱体、粘结剂、纳米硅的质量比为1:0.008-0.02:0.03-0.5。

(3.2)两相包覆碳化：

将步骤(3.1)得到的硅碳负极材料前驱体置于氮气气氛保护炉中进行碳化，以30～35℃/min的升温速率升至500～900℃并保温2-3小时，过程中持续通入氮气，并且炉压控制在160-200pa，碳化完成后，粉碎筛分得到锂离子电池用高压实硅碳负极材料。

(4)将步骤(3)得到的负极材料30压入容置腔101中，使负极材料30与盖帽11的内壁贴合。

(5)往容置腔101注入熔融塑胶以制作成型出隔膜40，隔膜40叠合在负极材料30上，隔膜40的周侧面与绝缘件20的内周侧壁密封连接。

(6)取正极材料50并将正极材料50压入容置腔101中，使得正极材料50叠合在隔膜40上。

(7)往容置腔101内注入电解液。

(8)制作正极壳60，并将正极壳60与绝缘件20扣合，使得正极壳60盖住容置腔101的开口并与正极材料50贴合。

(9)在正极壳60的外周侧面套设感应线圈(图中未示)，并对感应线圈进行通电，使得正极壳60的外周侧面被加热，从而使绝缘件20的外周侧面局部熔融而与正极壳60的内周侧壁形成密封结构。

对上述制作得到的电池进行测试，land电池测试仪测试电池在不同倍率下的充放电性能。0.1c倍率下首次充放电容量分别达到760.35mah/g和820.03mah/g，首次库伦效率为92.7％；3c倍率下首次充放电容量分别达到713.61mah/g和802.18mah/g，首次库伦效率为89.0％，3c倍率下经过50次循环测试后，电池的可逆比容量达到678.0mah/g，容量保持率为95.0％。

本发明的设计重点是：通过采用本发明制得扣式锂电池，尤其是在制作电池负极时，采用简单的控制氮气气氛保护炉的炉压，使沥青挥发出的烟在硅碳负极表面形成一个气固两相的界面，最里层是沥青的固相包覆，外层则是沥青挥发出的烟气组分的气相包覆，采用气相包覆作为固相包覆的补充二次包覆的方法，得到的外层碳包覆层均匀且致密，降低了材料比表面积，隔绝了硅与电解液的直接接触，提高了电池循环性能。同时沥青的用量可以进一步降低，使用不到5％的沥青用量，残碳率进一步降低，所以，通过此方法制备出的硅碳负极材料具有高的压实密度、优良的循环性能。同时通过注塑成型绝缘件，并配合利用感应线圈，使得绝缘件局部熔融而与正极壳形成密封结构，有效杜绝漏液现象，大大提高了产品使用的安全性。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。