一種水體系金屬鋰電池的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種水體系金屬鋰電池，包括密封封裝在鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片之間的金屬鋰，所述鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片通過(guò)熱熔膠密封封裝，其特征在于：所述微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近四周的一面上制有金屬過(guò)渡層；所述金屬過(guò)渡層為鈦層。本實(shí)用新型通過(guò)在微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近邊緣周圍的一面上制有一層鈦?zhàn)鳛榻饘龠^(guò)渡層，有效防止了有機(jī)電解液和水系電解液長(zhǎng)時(shí)間浸泡條件下金屬過(guò)渡層與微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片發(fā)生脫離的現(xiàn)象，避免了因密封界面脫離造成的電池泄露，保證電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存儲(chǔ)及放電，大大調(diào)高了水體系金屬鋰電池的安全性。
【專利說(shuō)明】一種水體系金屬裡電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鋰電池材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種水體系金屬鋰電池。
【背景技術(shù)】
[0002]一種水體系金屬鋰電池作為可長(zhǎng)期儲(chǔ)備并具有更高比能量和比功率潛力的電化學(xué)體系而成為鋰系列電池研發(fā)的一個(gè)新興的重要方向。一種水體系金屬鋰電池的理論比能量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化學(xué)電源體系，是常規(guī)鋰電池能量的十倍以上。因金屬鋰很容易被水腐蝕析氫，造成容量的損失和安全隱患，目前的一種水體系金屬鋰電池主要采用微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片來(lái)保護(hù)金屬鋰。微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片是電子絕緣體，但是能夠在電場(chǎng)作用下實(shí)現(xiàn)鋰離子的傳導(dǎo)，由于膜層本身結(jié)構(gòu)致密，因此它能夠完全阻擋水分子的穿透，避免水直接接觸到金屬鋰的表面發(fā)生析氫放熱反應(yīng)。
[0003]目前，常規(guī)封裝一種水體系金屬鋰電池的方法大多通過(guò)熱熔膠封裝微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片，由于微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片與熱熔膠長(zhǎng)時(shí)間處于有機(jī)電解液和水系電解液環(huán)境下會(huì)在界面發(fā)生脫離，這樣電池在長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存及放電過(guò)程中從會(huì)有泄露失效甚至發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供一種有效防止電池密封界面脫離造成電池泄露，保證電池長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存安全的一種水體系金屬鋰電池。
[0005]本實(shí)用新型包括如下技術(shù)方案:
[0006]一種水體系金屬鋰電池，包括密封封裝在鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片之間的金屬鋰，所述鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片通過(guò)熱熔膠密封封裝，其特點(diǎn)是:所述微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近四周的一面上制有金屬過(guò)渡層。
[0007]本實(shí)用新型還可以采用如下技術(shù)措施:
[0008]所述金屬過(guò)渡層為鈦層。
[0009]所述金屬過(guò)渡層為當(dāng)所述微晶玻璃陶瓷片尺寸為20X20X0.5mm時(shí)，金屬過(guò)渡層為寬度2mm、厚度500nm。
[0010]本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0011]本實(shí)用新型通過(guò)在微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近邊緣周圍的一面上制有一層鈦?zhàn)鳛榻饘龠^(guò)渡層，有效防止了有機(jī)電解液和水系電解液長(zhǎng)時(shí)間浸泡條件下金屬過(guò)渡層與微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片發(fā)生脫離的現(xiàn)象，避免了因密封界面脫離造成的電池泄露，保證電池長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定存儲(chǔ)及放電，大大調(diào)高了水體系金屬鋰電池的安全性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本實(shí)用新型一種水體系金屬鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1_鋁塑膜，2-熱熔膠，3-金屬過(guò)渡層，4-微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片，5-金屬 鋰。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為能進(jìn)一步公開本實(shí)用新型的
【發(fā)明內(nèi)容】
、特點(diǎn)及功效，特例舉以下實(shí)例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如下。
[0015]一種水體系金屬鋰電池，包括密封封裝在鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片之間的金屬鋰，所述鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片通過(guò)熱熔膠密封封裝，其特點(diǎn)是:所述微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近四周的一面上制有金屬過(guò)渡層。
[0016]所述金屬過(guò)渡層為鈦層。
[0017]所述金屬過(guò)渡層為當(dāng)所述微晶玻璃陶瓷片尺寸為20X20X0.5mm時(shí)，金屬過(guò)渡層為寬度2mm、厚度500nm。
[0018]本實(shí)用新型一種水體系金屬鋰電池的制作過(guò)程
[0019]1.取用尺寸為20 X 20mm，厚0.5mm的微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片4，使用精密研磨拋光機(jī)，拋光砂紙7000目，拋光轉(zhuǎn)速llOrpm，拋光時(shí)間20min，對(duì)微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片進(jìn)行拋光處理；
[0020]2.拋光完成后，將微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片置于超聲波清洗機(jī)中用丙酮超聲浸泡處理20min，除去微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片的表面油污；取出晾干后放入濃H2SOJK2Cr2O7洗液中浸泡lOmin，完成后使用去離子水超聲清洗5次，每次超聲清洗的時(shí)間為IOmin ;將清洗后的微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片放入真空干燥箱70°C干燥10h，完成微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片的預(yù)處理過(guò)程；
[0021]3.采用SP-3磁控濺射設(shè)備，本底真空抽至3X 10_3，濺射氣壓lpa，濺射功率2w/cm2，在預(yù)處理完成的微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片一面靠近邊緣處沉積一層寬為2mm厚度約為500nm的金屬鈦制作金屬過(guò)渡層3 ；
[0022]4.將金屬過(guò)渡層在C106濃度為3%脫脂液中浸泡20s，取出后用去離子水沖洗120s，完成金屬過(guò)渡層的脫脂處理；
[0023]5.將脫脂處理后的金屬過(guò)渡層在D140濃度為50%的出光液中浸泡10s，取出后用去離子水沖洗120s，完成金屬過(guò)渡層的出光處理；
[0024]6.將出光處理后的金屬過(guò)渡層在B901濃度為3%的鈍化液浸泡60s，取出后用去離子水沖洗120s，完成金屬過(guò)渡層的鈍化處理；
[0025]7.將熱熔膠2置于裝有金屬鋰5的鋁塑膜I和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片4上的金屬過(guò)渡層之間，采用熱壓機(jī)將鋁塑膜和金屬過(guò)渡層密封熱壓成一體；在干燥氣氛下注入PC+EC+DMC=1:1:1, IM LiPF6電解液，完成如圖1所示一種水體系金屬鋰電池的制作過(guò)程。
[0026]一種水體系金屬鋰電池密封性試驗(yàn):將封裝完成后的一種水體系金屬鋰電池浸入NH4Cl飽和的4Mol/L LiCl中，放置30天之后，在干燥氣氛下拆解，內(nèi)部金屬鋰未見腐蝕。試驗(yàn)證明，本實(shí)用新型制備的一種水體系金屬鋰電池通過(guò)在表面進(jìn)行處理后的微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片上制作金屬過(guò)渡層，封裝的金屬鋰在長(zhǎng)時(shí)間處于有機(jī)和水系電解液環(huán)境下未發(fā)生泄露問(wèn)題，極大的提高了水體系金屬鋰電池在放電過(guò)程中的穩(wěn)定性和安全性。
[0027]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種水體系金屬鋰電池，包括密封封裝在鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片之間的金屬鋰，所述鋁塑膜和微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片通過(guò)熱熔膠密封封裝，其特征在于:所述微晶玻璃陶瓷電解質(zhì)片靠近四周的一面上制有金屬過(guò)渡層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水體系金屬鋰電池，其特征在于:所述金屬過(guò)渡層為鈦層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水體系金屬鋰電池，其特征在于:所述金屬過(guò)渡層為當(dāng)所述微晶玻璃陶瓷片尺寸為20X20X0.5mm時(shí)，金屬過(guò)渡層為寬度2mm、厚度500nm。
【文檔編號(hào)】H01M10/36GK203644895SQ201320789998
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】徐志彬, 桑林, 郝明明, 孫文彬, 丁飛 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十八研究所