一种3v可充扣式锂锰电池正极的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法，属于化学电源储能技术领域。
【背景技术】
[0002]由于电子产品的普及及快速发展，3V可充扣式锂锰电池需求量越来越大，对容量和循环寿命的要求也越来越高。目前这种电池的市场主要被日本松下、三洋等公司垄断，国内的3V可充扣式锂锰电池的循环次数远达不到日本产品的指标，虽然正极材料3V锂锰氧化物的循环性能是影响该电池寿命很重要的一个因素，但是正极的制备方法对电池的循环性能影响也很大。
[0003]目前，相关研究多集中在可充锂锰氧化物材料的制备上，对如何应用这种材料制备高性能的正极研究得很少，鲜有报道。而使用锂/二氧化锰扣式电池正极的制备方法，即把活性物质与碳粉、石墨混合，加入聚四氟乙烯乳液加热交联，通过碾压、破碎的方式制粒，再把颗粒利用模具压成需要形状的正极片，会降低正极的倍率性能，达不到3V可充扣式锂锰电池的倍率要求。因为，3V可充扣式锂锰电池放电倍率远高于普通的锂锰电池，要求活性物质处于三维导电环境中，确保电子导电、离子导电都处于最佳状态，才能保证循环寿命。而上述的使用锂/二氧化锰扣式电池正极的制备方法的正极中导电是平面分层的，达不到三维网络导电的要求。
[0004]本发明从提高正极的三维导电性入手，公开了 3V可充扣式锂锰电池的正极制备方法，可以制备提高正极中活性物质的利用率、稳定正极结构，并有利于实现自动化生产。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法，本发明是通过以下技术方案加以实现的:
按比例分别称取3V锂锰氧化物和纤维状导电剂，然后在容器中混合均匀，再加入无水乙醇，搅拌分散均匀，最后加入聚四氟乙烯乳液，搅拌直至形成膏状物，过滤除去液体，取出固体揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，以50~60°C鼓风干燥1~2小时，把片状物切成(l~2)mmX (l~2)mmX (l~2)mm的小颗粒，一定量的小颗粒放入模具中在压片机上压成需要的形状和尺寸，取出得到3V可充扣式锂锰电池正极。所述的可充锂锰氧化物、纤维状导电剂、聚四氟乙烯质量比(90?98):(1?5):(1?5);所述的纤维状导电剂为碳纳米管、碳纤维中的一种。
[0006]本发明的优点在于工艺简单、易于操作和控制，制作的正极适合作为可充扣式锂锰电池的正极。由于在可充锂锰氧化物中添加了纤维状导电剂，形成了高效的导电网络，减小了正极的欧姆极化和电化学极化，提高了放电平台；同时，在正极中使可充锂锰氧化物被束缚在碳纤维和聚四氟乙烯的网状结构中，抑制了充放电反应引起的体积变化、膨胀，从而延长了正极的循环寿命。
[0007]
【具体实施方式】
[0008]实施例1
称取可充锂锰氧化物(天津优量锂能科技有限公司产品)9g、碳纤维0.5g置于烧杯中，混合，加入30ml无水乙醇，搅拌均匀，加入聚四氟乙烯乳液(60%)0.83g，搅拌直至形成膏状物，取出揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，在鼓风烘箱中50°C烘2h，取出，把片状物切成2mmX2mmX2mm的块。称取0.15g的小块，放入模具中，压制成厚0.9mm、Φ9mm的圆片，取出，再将圆片压入不锈钢网上，成为正极片。正极片经真空45°C烘干48h后，浸泡在1M LiPF6/(EC+DME+PC)电解液中72h以上待装配。负极采用容量是正极容量2倍的锂铝合金负极，在负极壳上先放入负极，然后放上PP隔膜，滴入0.3g电解液1M LiPF6/(EC+DME+PC)，然后放入正极片，最后盖上正极壳，封口，得到ML1220扣式电池。对ML1220电池进行0.1C放电，其放电容量为18mAh，放电平台3.0V，以0.1C充放电压为3.25V-2.0V，放电深度50%D0D，循环寿命达到200次。
[0009]实施例2
称取可充锂锰氧化物9.5g、碳纳米管0.3g置于烧杯中，混合，加入30ml无水乙醇，搅拌均匀，加入聚四氟乙烯乳液(60%) 0.33g，搅拌直至形成膏状物。取出揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，在鼓风烘箱中60°C烘lh，取出，把片状物切成1.5mmX 1.5mmX 1.5mm的块。称取0.15g的小块，放入模具中，压制成厚0.9mm、0 9mm的圆片，取出，得到正极片。正极片经真空45°C烘干48h后，浸泡在1M LiPF6/(EC+DME+PC)电解液中72h以上待用。负极选择和装配步骤同实施例1，制成ML1220电池。对ML1220电池进行0.1C放电，其放电容量为19mAh，放电平台3.0V，以0.1C充放电压为3.25V-2.0V，放电深度50%D0D，循环寿命达到197次。
[0010]实施例3
称取可充锂猛氧化物9.8g、碳纳米管0.15g置于烧杯中，混合，加入30ml无水乙醇，搅拌均匀，加入聚四氟乙烯乳液(60%) 0.25g，搅拌直至形成膏状物。取出揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，在鼓风烘箱中55°C烘1.5h，取出，把片状物切成1mmX 1mmX 1mm的块。称取0.15g的小块，放入模具中，压制成厚0.9mm、0 9mm的圆片，取出，再将圆片压入不锈钢网上，然后经真空90°C烘干48h后，浸泡在1M LiPF6/(EC+DME+PC)电解液中72h以上待用。负极选择和装配步骤同实施例1，制成ML1220电池。对ML1220电池进行0.1C放电，其放电容量为19.5mAh，放电平台3.0V，以0.1C充放电压为3.25V-2.0V，放电深度50%D0D，循环寿命达到195次。
【主权项】
1.一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法，其特征在于:制作方法的步骤是: 按比例分别称取3V锂锰氧化物和纤维状导电剂，然后在容器中混合均匀，再加入无水乙醇，搅拌分散均匀，最后加入聚四氟乙烯乳液，搅拌直至形成膏状物，过滤除去液体，取出固体揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，以50~60°C鼓风干燥1~2小时，把片状物切成(l~2)mmX (l~2)mmX (l~2)mm的小颗粒，一定量的小颗粒放入模具中在压片机上压成需要的形状和尺寸，取出得到3V可充扣式锂锰电池正极。2.权利要求1所述的一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法，物料比例为质量比，其特征是:可充锂锰氧化物:纤维状导电剂:聚四氟乙烯=(90?98):(1?5):(1?5)。3.权利要求1所述的一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法，其特征在于:纤维状导电剂为碳纳米管、碳纤维中的一种。
【专利摘要】本发明提供了一种3V可充扣式锂锰电池正极的制作方法。按比例分别称取3V锂锰氧化物和纤维状导电剂，然后在容器中混合均匀，再加入无水乙醇，搅拌分散均匀，最后加入聚四氟乙烯乳液，搅拌直至形成膏状物，过滤除去液体，取出固体揉成一团，用塑料棒碾压成为2mm厚度的片状物，以50~60℃鼓风干燥1~2小时，把片状物切成（1~2）mm×（1~2）mm×（1~2）mm的小颗粒，一定量的小颗粒放入模具中在压片机上压成需要的形状和尺寸，取出得到3V可充扣式锂锰电池正极。本发明的优点在于工艺简单、易于操作和控制，适合批量生产，可以提高电池的放电容量，延长电池的循环寿命。
【IPC分类】H01M4/505, H01M4/131, H01M4/1391, H01M4/62
【公开号】CN105390694
【申请号】CN201510841965
【发明人】郝德利, 叶丽光
【申请人】天津赫维科技有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年11月28日