一种透明的锂电池及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种透明的锂电池及其制造方法，属于锂电池领域，该发明可使锂电池在充放电过程能够通过透明外壳肉眼看见电池内部的变化。一种锂电池，包括网孔正极片、网孔负极片、极耳、隔膜、电解液，还包括了用于封装电池用的透明封装膜；锂电池制造方法：将极耳焊接在网孔正极片、网孔负极片上；按照网孔负极片、隔膜、网孔正极片的顺序通过叠片方式制造成干电芯；将干电芯封装在透明封装膜中；再注入电解液、充电、封口。上述制造成电池后，透过透明封装塑料膜能够看到，锂电池内部锂离子在充电过程中能够进入电极而使负极片呈现暗红色或金色。
【专利说明】一种透明的锂电池及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明型专利涉及一种透明的锂电池及其制造方法，具体涉及一种新型锂电池的 设计、材料和加工工艺研究。
【背景技术】
[0002] 锂电池具有容量高、体积小、重量轻等优点，已经在很多行业广泛应用。但是，随着 科技的发展，很多电子元件都能够透明化，只有锂电池还不能实现透明。同时，锂电池内部 是一种比较复杂的电化学反应，尤其是负极表面的反应，人们在研究锂电池时，由于外壳和 其内部材料的不透明，使人们不能够观察电池在充放电时的电极变化，并展开基于此的研 究。
[0003] 而本发明将提供一种可以透过封装膜观察到锂电池内部反应的电池，使人们可以 借助此电池观察到充放电过程中锂电池内部结构的变化，从而有助于锂电池行业的发展。
【发明内容】
[0004] 本发明型专利提供一种透明的锂电池；
[0005] 本发明专利技术方案，其特征在于它是由网孔正极片、网孔负极片、极耳、隔膜、电 解液和透明封装膜组成；
[0006] 所述网孔正极片和网孔负极片的集流体为网孔状，网孔格规格为IX 1mm- 4X4mm，锂电池内锂离子能够穿过网孔进出正负极，在锂电池充电时，透过外层封装膜可以 看到电池内极片的颜色变化；
[0007] 所述网孔正极片材料的活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂的至 少一种组合，含量为88% -96%;粘结剂为聚四氟乙烯乳液，含量为2% -6%;导电剂为超级 导电炭黑、乙炔黑、导电石墨的至少一种组合，含量为2 % -6 %;溶剂为乙醇含量25 % -35 % 的去离子水；
[0008] 所述网孔负极片材料的活性物质为石墨，含量为90%-97%;粘结剂为聚四氟乙烯 含量为2% -6%的乳液；导电剂为导电石墨和导电炭黑的至少一种组合，含量为1% -4% ; 溶剂为乙醇含量25% -35 %的去离子水；
[0009] 所述透明封装膜采用TPT封装膜、ETFE封装膜等具有高水汽阻隔率、氧气阻隔率 的透明封装膜。
[0010] 为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
[0011] 第一步：制备网孔极片
[0012] 1.将正极片、负极片的集电极制作成网孔状，网孔规格要求：1X 1mm - 4X4mm ;
[0013] 2.制作匹配网孔集电极的正极材料：活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷 酸亚铁锂的至少一种组合，含量为88% -96%;粘结剂为聚四氟乙烯乳液，含量为2% -6%; 导电剂为超级导电炭黑、乙炔黑、导电石墨的至少一种组合，含量为2% -6%;溶剂为乙醇含 量25% -35%的去离子水，将以上物质通过混料、塑化等工艺制作成正极材料；
[0014] 3.制作匹配网孔集电极的负极材料：活性物质为石墨，含量为90% -97%;粘结剂 为聚四氟乙烯含量为2% -6%的乳液；导电剂为导电石墨和导电炭黑的至少一种组合，含 量为1% -4% ;溶剂为乙醇含量25% -35%的去离子水，将以上物质通过混料、塑化等工艺 制作成负极材料；
[0015] 4.通过轧膜、贴膜等工艺将正、负极材料分别与正、负网孔状集电极进行贴合处 理，形成膜：网：膜的结构，最后通过裁片、修剪形成所需形状。
[0016] 第二步：按照网孔负极片、隔膜、网孔正极片的顺序通过叠片方式或卷绕方式制造 成干电芯；
[0017] 第三步：将极耳焊接在网孔正极片、网孔负极片上；
[0018] 第四步：将干电芯封装在透明封装膜中，并注入电解液，再进行充电、封口处理形 成锂电池。
[0019] 采用上述技术方案后，本发明具有以下优点：
[0020] 封装膜可效防止空气中的水汽进入电池内部，使电池内部与外界空气隔绝，保证 电池的性能，同时可以看到锂电池内部结构；在电池内部，采用网孔状集流体，并在集流体 两面涂覆与之匹配的电极材料，锂离子能够自由出入正负极正反两面，这样可以透过透明 封装膜看到正极和负极在充电时嵌入锂离子而呈现暗红色或金色，对于锂电池研究具有重 要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1为本发明一种透明的锂电池的负极结构示意图；
[0022] 图中1 :电极材料；2 :网孔电极集电极。
[0023] 图2为本发明一种透明的锂电池的结构示意图；
[0024] 图中3 :极耳；4 :透明封装膜；5网孔负极片；6隔膜；7 :网孔正极片。
【具体实施方式】
[0025] 结合附图对本发明做进一步的说明。
[0026] 实施案例1 :
[0027] 按照石墨含量97 %，粘结剂含量2 %，导电剂含量1 %的配比，使用乙醇含量30 % 溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成膜片， 最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为1_X 1_网孔集电极上，并通过裁片、修 剪形成所需网孔负电极形状；
[0028] 按照钴酸锂含量94%，粘结剂含量4%，导电剂含量2%的配比，使用乙醇含量 30%溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成 膜片，最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为1_X 1_网孔集电极上，并通过裁 片、修剪形成所需网孔正电极形状；
[0029] 进一步的，将极耳3焊接在网孔正极片7、网孔负极片5上；按照网孔负极片5、隔 膜6、网孔正极片7的顺序通过叠片方式制造成干电芯；将干电芯封装在透明封装膜4中； 注入电解液、充电、封口；
[0030] 最终形成的透明锂电池可以在充放电的过程中详细看到电池内部电极的颜色变 化，可以通过此现象展开一些列基于锂电池的研究。
[0031] 实施案例2:
[0032] 按照石墨含量94 %，粘结剂含量3 %，导电剂含量3 %的配比，使用乙醇含量30 % 溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成膜片， 最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为3_X3mm网孔集电极上，并通过裁片、修 剪形成所需负电极形状；
[0033] 按照石墨含量96 %，粘结剂含量2 %，导电剂含量2 %的配比，使用乙醇含量30 % 溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成膜片， 最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为3_X3mm网孔集电极上，并通过裁片、修 剪形成所需正电极形状；
[0034] 进一步的，将极耳3焊接在网孔正极片7、网孔负极片5上；按照网孔负极片5、隔 膜6、网孔正极片7的顺序通过叠片方式制造成干电芯；将干电芯封装在透明封装膜4中； 注入电解液、充电、封口。
[0035] 最终形成的透明锂电池可以在充放电的过程中详细看到电池内部电极的颜色变 化，由于网孔较大，锂离子通过成都较深，颜色变化非常明显，可以通过此现象展开一些列 基于锂电池的研究。
[0036] 实施案例3 :
[0037] 按照石墨含量90 %，粘结剂含量6 %，导电剂含量4%的配比，使用乙醇含量30 % 溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成膜片， 最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为4_X 4_网孔集电极上，并通过裁片、修 剪形成所需负电极形状；
[0038] 按照石墨含量90 %，粘结剂含量6 %，导电剂含量4%的配比，使用乙醇含量30 % 溶液进行混料处理，再放入85°C的烘箱塑化4小时形成最终湿料，然后通过轧膜形成膜片， 最后将膜片按照膜+网+膜的顺序，贴合在规格为4_X 4_网孔集电极上，并通过裁片、修 剪形成所需正电极形状；
[0039] 进一步的，将极耳3焊接在网孔正极片7、网孔负极片5上；按照网孔负极片5、隔 膜6、网孔正极片7的顺序通过叠片方式制造成干电芯；将干电芯封装在透明封装膜4中； 注入电解液、充电、封口。
[0040] 最终形成的透明锂电池可以在充放电的过程中详细看到电池内部电极的颜色变 化，由于网孔非常大，颜色变化非常明显，可以通过此现象展开一些列基于锂电池的研究。
[0041] 本发明中的透明锂电池，达到该目的的负极片的状态有很多种，只要不脱离本发 明的精神，均应该属于本发明所附权利要求书所定义的范围。
【权利要求】
1. 一种透明的锂电池，由网孔正极片、网孔负极片、极耳、隔膜、电解液和透明封装膜组 成；其特征在于所述网孔正极片、网孔负极片的集电极为网孔状结构。
2. 根据权利要求1所述的一种透明的锂电池，其特征在于所述网孔负极片上负极材 料的配方为：负极活性物质为石墨，含量为90% -97% ;粘结剂为聚四氟乙烯乳液，含量 2% -6 % ;导电剂为导电石墨和导电炭黑的至少一种组合，含量为1% -4% ;溶剂为乙醇含 量25% -35%的去尚子水。
3. 根据权利要求1所述的一种透明的锂电池，其特征在于所述网孔正极片上正极材料 的配方为：正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸亚铁锂的至少一种组合，含量 为88% -96% ;粘结剂为聚四氟乙烯乳液，含量为2% -6% ;导电剂为超级导电炭黑、乙炔 黑、导电石墨的至少一种组合，含量为2% -6% ;溶剂为乙醇含量25% -35%的去离子水。
4. 根据权利要求1所述的一种透明的锂电池，其特征在于网孔负极片以及网孔正极片 上集电极的网孔规格为IX 1mm - 4X4mm。
5. 根据权利要求1所述的一种透明的锂电池，其特征在于透明封装膜为TPT封装膜、 ETFE封装膜等具有高水汽阻隔率、氧气阻隔率的透明封装膜。
6. 根据权利要求1-5所述的一种透明锂电池的制造方法，包括如下步骤： 第一步：按照负极活性物质含量为90% -97%，粘结剂含量为2% -6%，导电剂含量为 1% -4%的配比，加入乙醇含量25% -35%的去离子水溶剂，通过混料塑化等工艺制成负极 材料，并通过轧膜、贴膜等工艺贴合在网孔状负极集电极上，最后通过裁片、修剪形成所需 形状的网孔负极片； 第二步：按照正极活性物质含量为88% -96%，粘结剂含量为2% -6%，导电剂含量为 2% -6%的配比，加入乙醇含量25% -35%的去离子水溶剂，通过混料塑化等工艺制成正极 材料，并通过轧膜、贴膜等工艺贴合在网孔状正极集电极上，最后通过裁片、修剪形成所需 形状的网孔正极片； 第三步：按照网孔负极片、隔膜、网孔正极片的顺序通过叠片方式或卷绕方式制造成干 电芯； 第四步：将极耳焊接在网孔正极片、网孔负极片上； 第五步：将干电芯封装在透明封装膜中，并注入电解液，再进行充电、封口处理形成锂 电池。
【文档编号】H01M2/02GK104143642SQ201410384675
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】桂裕鹏, 胡泽利, 蔡浩 申请人:武汉美格科技有限公司