一種鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰-二硫化亞鐵電池是一種新型的綠色環(huán)保一次鋰電池，其標(biāo)稱電壓為1.5V，可與堿錳電池、鎳氫電池、鎳鎘電池互換使用，其具有放電電壓平臺平穩(wěn)、儲存壽命長、安全性能優(yōu)良的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]傳統(tǒng)技術(shù)制備的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10的結(jié)構(gòu)如圖1所示，此種鋰-二硫化亞鐵電池的制作工藝流程如圖2所示。
[0004]1、正極極片采用二硫化亞鐵為正極活性物質(zhì)，加入導(dǎo)電石墨、石墨和粘結(jié)劑聚偏氟乙烯，在溶劑N，N- 二甲基吡咯烷酮中攪拌后，均勻涂覆在集流體鋁箔上，經(jīng)過干燥、壓片和裁片制得二硫化亞鐵正極極片；負(fù)極極片采用金屬鋰及鋰的合金，包括純金屬鋰帶、鋰鋁合金帶、鋰鎂合金帶、鋰硼合金帶作為鋰二硫化亞鐵電池的負(fù)極極片。
[0005]2、漿料涂至集流體上，烘干后裁小片、點(diǎn)焊極耳后制成正極極片，使用卷繞機(jī)將帶有極耳的正極極片、負(fù)極極片和隔膜卷繞成卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10的卷芯12。
[0006]3、將卷芯12放入鋼殼14后，通過點(diǎn)底焊、輥槽，向鋼殼內(nèi)注入碘化鋰為電解質(zhì)鹽的有機(jī)電解液，之后經(jīng)過點(diǎn)蓋，封口就制作成如圖2所示的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10。
[0007]由上述制備方法而形成的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10，由于電池內(nèi)隔膜和集流體占據(jù)鋼殼內(nèi)部腔體約15%的體積，其容量僅為3Ah，具有容量小的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種容量高的鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法。
[0009]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
[0010]一種鋰-二硫化亞鐵電池，包括:殼體、蓋帽、電解液及電芯，所述殼體與所述蓋帽連接形成一封閉腔體，所述電解液及所述電芯收容于所述腔體內(nèi)；
[0011]所述電芯包括:正極環(huán)、隔膜、墊片、負(fù)極鋰片、集流網(wǎng)及鋼帶，所述負(fù)極鋰片套于所述正極環(huán)內(nèi)，所述負(fù)極鋰片與所述正極環(huán)通過所述隔膜間隔，所述集流網(wǎng)一端與所述負(fù)極鋰片連接，所述集流網(wǎng)另一端通過所述鋼帶與所述蓋帽連接，所述正極環(huán)與所述蓋帽之間設(shè)有墊片。
[0012]優(yōu)選的，所述墊片的外徑大于正極環(huán)的外徑并小于殼體的內(nèi)徑。
[0013]優(yōu)選的，所述殼體為圓筒形結(jié)構(gòu)，所述正極環(huán)為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0014]優(yōu)選的，所述負(fù)極鋰片為圓柱狀，所述墊片為環(huán)形片狀。
[0015]優(yōu)選的，所述殼體為不銹鋼或碳鋼鍍鎳材質(zhì)；
[0016]所述正極環(huán)為二硫化亞鐵、石墨、乙炔黑、導(dǎo)電炭黑中的一種或多種；
[0017]所述隔膜為PP單層、PE單層或PP、PE、PP結(jié)合三層；
[0018]所述墊片為PP或PE材質(zhì)；
[0019]所述負(fù)極鋰片為純金屬鋰或鋰合金；
[0020]所述電解液為鋰鹽溶解在PC、1，3- 二氧戊烷溶劑中的溶液；
[0021 ] 所述集流網(wǎng)為鋼、鎳或鋁。
[0022]一種鋰-二硫化亞鐵電池的制備方法，包括:
[0023]步驟S10，烘烤正極材料中的活性物質(zhì)二硫化亞鐵和石墨；
[0024]步驟S20，將預(yù)設(shè)比例的活性物質(zhì)二硫化亞鐵和石墨加入到球磨罐中，在預(yù)設(shè)條件下攪勻；
[0025]步驟S30，在攪勻的二硫化亞鐵和石墨中加入粘合劑，并將物料攪拌均勻；
[0026]步驟S40，用模具將攪拌好的物料制成規(guī)格尺寸一致的正極環(huán)，然后將正極環(huán)在預(yù)設(shè)溫度下烘干；
[0027]步驟S50，將正極環(huán)放入殼體，
[0028]步驟S60，將隔膜放入正極環(huán)內(nèi)；
[0029]步驟S70，將負(fù)極鋰片插入至正極環(huán)內(nèi)；
[0030]步驟S80，在負(fù)極鋰片中插入集流網(wǎng)；
[0031]步驟S90，在正極環(huán)中套入墊片；
[0032]步驟S100，將鋼帶和集流網(wǎng)焊接；
[0033]步驟SI 10，向殼體內(nèi)注入電解液；
[0034]步驟S120，將鋼帶焊接在蓋帽上；
[0035]步驟S130，將蓋帽壓合于殼體上并密封。
[0036]優(yōu)選的，在步驟SlO中，活性物質(zhì)二硫化亞鐵和石墨需要在80°C?300°C的氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境下烘烤4h?8h，并待溫度降至30°C?40 °C時(shí)，進(jìn)入步驟S20。
[0037]優(yōu)選的，在步驟S20中，將質(zhì)量比為85%?96%的活性物質(zhì)二硫化亞鐵和質(zhì)量比為5%?8%的石墨加入到低溫球磨罐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下球磨2h。
[0038]優(yōu)選的，在步驟S30中，粘合劑為溶劑乙醇、N，N-二甲基吡咯烷酮、聚四氟乙烯乳液的一種或多種。
[0039]優(yōu)選的，在步驟S40中，制備好的正極環(huán)需在80°C?300°C的氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境下烘烤4h?8h。
[0040]采用上述的鋰-二硫化亞鐵電池，可以增加活性物質(zhì)二硫化亞鐵和負(fù)極鋰片的使用量，減少隔膜和集流體的用量。通過此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以明顯提升單體電池的容量，相比于堿性電池，其容量優(yōu)勢將更加明顯。通過本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，鋰-二硫化亞鐵電池的容量可增加至4Ah，容量提升約33.3%以上。
【附圖說明】
[0041]圖1為傳統(tǒng)的卷繞式鋰-二硫化亞鐵電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0042]圖2為圖1所示的卷繞式鋰-二硫化亞鐵電池的制作流程圖；
[0043]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的鋰-二硫化亞鐵電池的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例的鋰-二硫化亞鐵電池的制作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
[0046]如圖3所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例的鋰-二硫化亞鐵電池20的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0047]一種鋰-二硫化亞鐵電池20包括:殼體100、蓋帽200、電解液(圖未示)及電芯300，殼體100與蓋帽200連接形成一封閉腔體，電解液及電芯300收容于腔體內(nèi)。
[0048]電芯300包括:正極環(huán)310、隔膜320、墊片330、負(fù)極鋰片340、集流網(wǎng)350及鋼帶360。負(fù)極鋰片340套于正極環(huán)310內(nèi)，負(fù)極鋰片340與正極環(huán)310通過隔膜320間隔，集流網(wǎng)350 —端與負(fù)極鋰片340連接，集流網(wǎng)350另一端通過鋼帶360與蓋帽200連接，正極環(huán)310與蓋帽200之間設(shè)有墊片330。
[0049]進(jìn)一步的，墊片330的外徑大于正極環(huán)310的外徑并小于殼體100的內(nèi)徑，此種尺寸的墊片，可以避免正極環(huán)310與蓋帽200接觸，防止短路。
[0050]在本實(shí)施例中，殼體100為圓筒形結(jié)構(gòu)，正極環(huán)310為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，負(fù)極鋰片340為圓柱狀，墊片330為環(huán)形片狀。在其它實(shí)施例中，殼體100還可以為方形結(jié)構(gòu)，還可以為多邊形的柱狀體結(jié)構(gòu)，并不限于此。
[0051]要說明的是，殼體100為不銹鋼或碳鋼鍍鎳材質(zhì)；正極環(huán)310為二硫化亞鐵、石墨、乙炔黑、導(dǎo)電炭黑中的一種或多種；隔膜320為PP單層、PE單層或PP、PE、PP結(jié)合三層；墊片330為PP或PE材質(zhì)；負(fù)極鋰片340為純金屬鋰或鋰合金；電解液為鋰鹽溶解在PC、I, 3- 二氧戊烷溶劑中的溶液；集流網(wǎng)350為鋼、鎳或鋁。
[0052]如圖4所示，其為本發(fā)明一實(shí)施例的鋰-二硫化亞鐵電池的制