一种新型可循环充放电的3v锂离子电池及制造工艺的制作方法

文档序号:9262513阅读:837来源:国知局
一种新型可循环充放电的3v锂离子电池及制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电池工艺技术领域,尤其涉及一种新型可循环充放电的3V锂离子电 池及制造工艺。
【背景技术】
[0002] 3V电池广泛应用于各类仪器仪表、计算机主板、移动通信、血糖测试仪、耳温枪、遥 控器以及其他家用电子电器产品。随着科技的进步和环保的要求,人们需要高能、环保、安 全的化学电源产品满足生产生活的需求。
[0003] 目前,在这些领域中普遍使用的3V电池主要有三种。一种是传统的一次性电池 (如普通干电池、碱性电池),其工作电压一般为1.5V,在使用过程中,将两只电池串联组成 3V电池使用。第二种是一次性锂-二氧化锰电池,该电池以金属锂片为负极,工作电压为 3V,能量较高,但是金属锂有相当高的化学活性,使用过程中可能会产生爆炸等的安全问 题。以上两种均为一次性电池,无法进行充电循环使用,造成资源的极大浪费。第三种为3V 电池为二次电池(即可重复充放电使用);一般是指以磷酸铁锂材料为正极、石墨为负极的 锂离子电池,使用电压范围2.OV-3. 3V,循环使用2000次以上。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的是提供一种新型可循环充放电的3V锂离子电池及制造工艺,能够 满足3V电池系列产品的应用,该电池产品具有循环性能好、安全性能高、无污染、制作简单 等优点。
[0005] 本发明采用的技术方案为: 一种新型可循环充放电的3V锂离子电池,包括工作电压为4. 5V-4. 7V的正极、工作电 压为1. 55V的负极、电解液或聚合物电解质、隔膜和钢性外壳;正极和负极中间设置隔膜隔 开,正极、隔膜和负极卷成卷芯,卷芯设在钢性外壳内部; 所述的正极包括正极集流体、正极活性物质层和正极引线,正极活性物质层涂覆在正 极集流体上,正极集流体通过正极引线连接盖帽,正极活性物质层由正极活性物质、正极活 性炭、正极导电剂和正极粘结剂组成;正极活性物质采用尖晶石型高电压镍-锰二元正极 材料镍锰酸锂LiNia5Mn, 504,正极粘结剂采用聚偏氟乙烯和丁苯橡胶的混合物,正极导电剂 采用乙炔黑和科琴黑碳纤维的混合物; 所述的负极包括负极集流体、负极活性物质层和负极引线,负极活性物质层涂覆在负 极集流体上,负极集流体通过负极引线连接钢性外壳,负极活性物质层由负极活性物质、 负极导电剂和负极粘结剂组成;所述的负极活性物质采用氧化钛锂,负极导电剂采用乙炔 黑和科琴黑碳纤维的混合物,负极粘结剂采用CMC.SBR、丁苯橡胶、环氧树脂和尼龙的混合 物; 所述电解液溶质采用LiPF6,溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液体 电解液; 所述的隔膜采用多孔质的高分子聚乙稀薄膜。
[0006] 所述的正极集流体采用A1,负极集流体采用Cu。
[0007] 所述的新型可循环充放电的3V锂离子电池的制造工艺,:包括以下步骤: 步骤A:对正极物质层和负极物质层所需材料进行配料 正极物质层所需粉料按照以下质量比配方进行称重:正极活性物质94. 93%、正极活性 炭0. 32%、正极导电剂2. 85%和正极粘结剂1. 90% ; 负极物质层所需粉料按照以下质量比配方进行称重:负极活性物质92%、负极导电剂 2. 5%和负极粘结剂5. 5% ; 步骤B:烘烤,除水,制作浆料 对步骤A中每一种粉料分别进行烘烤,除去水分;再将正极物质层所需的粉料与有机 溶剂NMP混合,一同放入双行星混合设备进行均匀搅拌,混合为正极浆料;将负极物质层 所需的粉料与去离子水,一同放入双行星混合设备进行均匀搅拌,混合为负极浆料,配料完 成; 步骤C:过筛处理 将步骤A中得到的正极浆料和负极浆料分别通过筛网进行过筛处理,除去颗粒物; 步骤D:涂布处理 将步骤B中过筛过的液体正极衆料或者负极衆料,对应均匀涂布在正极集流体或者负 极集流体上,正极集流体和负极集流体均两面涂布,且两面密度一致; 步骤E:再次烘烤 将涂布好的正极集流体和负极集流体放入真空烤箱烘烤,烘烤参数为:温度110°,烘 烤时间12h,烘烤目的是除去正极集流体上的有机溶剂NMP,除去负极集流体上的去离子 水; 步骤F:极耳焊接 将步骤C中涂布后的正极集流体或者负极集流体上对应焊接正极耳或者负极耳,正极 耳即为正极引线,负极耳即为负极引线; 步骤G:将步骤D中的产物贴胶、除尘; 步骤H:卷绕 通过自动卷绕机将正极和负极卷起来或者叠加起来,正极和负极中间用隔膜隔开,构 成卷芯; 步骤I:入壳 将卷好的卷芯放到钢性外壳里面,钢性外壳底部加一个下绝缘垫片,顶部加一个上绝 缘垫片,防止短路; 步骤J:点底 通过储能焊接机器将负极耳焊接到钢性外壳底部; 步骤K:卷芯烘烤 将卷好的卷芯放在温度80°的真空烘箱进行真空烘烤,烘烤时间12小时,除去水分; 步骤L:注液 用注液机器对烘烤完毕的电芯进行注液,液体就是电解液; 步骤M:点盖帽 将正极耳焊接到盖帽上,盖帽是正极上面一个防爆装置,与钢性外壳接触且密封; 步骤N:封口 将盖帽和钢性外壳上部通过封口机器进行封口,制作完成。
[0008] 本发明使用锂镍锰氧化物作为正极活性物质制造正极,并用一种有机溶剂(N-甲 级吡咯烷酮)和粘结剂(聚偏二氟乙烯)或聚四氟乙烯乳液与正极材料用超声分散设备混 合均匀,涂覆在铝箔表面烘干制作成正极片;使用氧化钛锂为负极活性物质制造负极,使用 铝带焊接在铝箔上,用一种有机溶剂(N-甲级吡咯烷酮)和粘结剂(聚偏二氟乙烯)与负极 材料用超声分散设备混合均匀,涂覆在铝箔表面制作成负极片;使用铝镍复合带焊接在铝 箔上。由于正极活性物质的工作电压为4.5-4.7¥(^1^/1^+),负极活性物质工作电压 为1. 55V左右(vsLi/Li+),使用正负极片组装的锂离子电池电压为3. 0V左右,工作电压 2.OV-3. 0V,满足3V电池系列产品的应用;该电池产品具有循环性能好、安全性能高、无污 染等优点,能满足NX3V工作条件下使用要求,可完全替代3V-次性电池的应用领域。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的锂电池结构示意图; 图2为本发明的工艺制作流程框图A部分; 图3为本发明的工艺制作流程框图B部分。
【具体实施方式】
[0010] 如图1、2和3所示,本发明包括包括工作电压为4. 5V-4. 7V的正极1、工作电压为 1. 55V的负极2、电解液或聚合物电解质、隔膜4和钢性外壳5 ;正极1和负极2中间设置隔 膜4隔开,正极1、隔膜4和负极2卷成卷芯,卷芯设在钢性外壳5内部; 所述的正极1包括正极集流体、正极活性物质层和正极引线,正极活性物质层涂覆在 正极集流体上,并通过正极集流体连接正极引线,正极活性物质层由正极活性物质、正极活 性炭、正极导电剂和正极粘结剂组成;正极活性物质采用尖晶石型高电压镍-锰二元正极 材料镍锰酸锂LiNia5Mn, 504,正极粘结剂采用聚偏氟乙烯和丁苯橡胶的混合物,正极导电剂 采用乙炔黑和科琴黑碳纤维的混合物; 所述的负极2包括负极集流体、负极活性物质层和负极引线3,负极活性物质层涂覆在 负极集流体上,并通过负极集流体连接负极引线3,负极活性物质层由负极活性物质、负极 导电剂和负极粘结剂组成;所述的负极活性物质采用氧化钛锂,负极导电剂采用乙炔黑和 科琴黑碳纤维的混合物,负极粘结剂采用CMC.SBR、丁苯橡胶、环氧树脂和尼龙的混合物; 所述电解液溶质采用LiPF6,溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液体 电解液; 所述的隔膜4采用多孔质的高分子聚乙稀薄膜。
[0011] 所述的正极集流体采用A1,负极集流体采用Cu。
[0012] 所述的新型可循环充放电的3V锂离子电池的制造工艺,其特征在
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