專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可充3v扣式鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有磷酸亞鐵鋰正極的可充3V扣式鋰電池，屬于化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的創(chuàng)新。
背景技術(shù)：
可充3V扣式鋰電池是一類(lèi)重要的電池類(lèi)型，主要用于電子電路板作為數(shù)據(jù)記憶體備用電源，廣泛應(yīng)用在筆記本電腦、移動(dòng)電話(huà)、GPS導(dǎo)航儀等產(chǎn)品上。目前，這種電池主要采用鋰化二氧化錳作為正極活性物質(zhì)，鋰鋁合金作為負(fù)極活性物質(zhì)，其優(yōu)點(diǎn)是容量高、自放電小，但是也存在使用壽命短、深度放電能力差和成本高等缺點(diǎn)。電子產(chǎn)品的小型化、免維護(hù)等發(fā)展趨勢(shì)迫切需要開(kāi)發(fā)一種深度放電壽命長(zhǎng)、成本低的可充3V扣式鋰電池。磷酸亞鐵鋰是一種新型的鋰離子電池正極材料，具有容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、成本低和綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的磷酸亞鐵鋰材料本身處于富鋰狀態(tài)即放電狀態(tài)，不能夠直接和鋰鋁合金負(fù)極構(gòu)成電池，否則電池充電中會(huì)在負(fù)極形成金屬鋰沉積而破壞負(fù)極，造成電池失效。本發(fā)明采用了缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰材料與鋰鋁合金負(fù)極，解決了上述問(wèn)題，使該電池具有了實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有磷酸亞鐵鋰正極的可充3V扣式鋰電池，該電池具有容量高、自放電小、深度放電能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)有二氧化錳為正極的可充扣式鋰電池的理想替代產(chǎn)品。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案加以實(shí)現(xiàn)的，一種具有磷酸亞鐵鋰正極材料的可充3V 鋰電池，該扣式電池包括兩半式的金屬殼體，殼體內(nèi)設(shè)置隔膜和填充電解液，隔膜的兩側(cè)分別設(shè)置正極和負(fù)極，所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯(PP)薄膜，或具有微孔的聚乙烯(PE) 薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復(fù)合薄膜，或?yàn)榫郾?，或?yàn)槔w維的紙質(zhì)薄膜，或?yàn)椴ＡЮw維膜，所述的正極由集流體和正極材料組成，正極材料由磷酸亞鐵鋰(LixFePO4)和選自石墨、 炭黑、一種或多種的導(dǎo)電劑，及選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纖維素的一種或多種的粘接劑組成，所述的負(fù)極為鋰鋁合金(LiyAl),所述的電解液為L(zhǎng)iPF6、 LiClO4、雙乙二酸硼酸鋰(LiBOB)、LiBF4、溶解在碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、乙二醇二甲醚(DME)、碳酸甲乙酯(EMC)或Y-丁內(nèi)酯(GBL) 的一種溶液或者多種混合溶液。其特征在于，正極中的磷酸亞鐵鋰(LixFePO4)是缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰，即LixFePO4中 X < I。負(fù)極鋰鋁合金(LiyAl)為富鋰態(tài)，即LiyAl中y > O。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，扣式電池的正極由缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰和導(dǎo)電劑、粘接劑以及集流體構(gòu)成。缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰具有優(yōu)良的循環(huán)壽命，比可充二氧化錳循環(huán)壽命長(zhǎng)10倍以上，從而延長(zhǎng)了電池的循環(huán)壽命，更能夠滿(mǎn)足電子產(chǎn)品對(duì)電池使用壽命的要求，有利于實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品中電池免更換。且缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰原料豐富，成本低，適合大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)，可以降低電池成本，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I將電池級(jí)LiFePO4粉末90g和鱗片石墨粉5g、導(dǎo)電炭黑Super-Li 2g均勻混合， 然后加入質(zhì)量濃度為15%丙烯酸酯水溶液20g，用玻璃棒攪拌成為漿狀，再用刮刀把漿體涂抹在IOcmX IOcmX 16um的鋁箔上，然后把鋁箔放入110°C鼓風(fēng)烘箱中，烘干12h，取出， 用壓片機(jī)將鋁箔壓至O. 5mm厚，然后切成一個(gè)Φ6·ι的圓餅，再放入150°C，-O. IMPa真空烘箱中，烘干12h，轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度彡1%的干燥環(huán)境中，作為正極待用。把Φ6.2πιπι，厚度
O.4mm鋰餅放入不銹鋼殼體,上面放好Φ 6. 4mm,厚度70um聚丙烯租隔膜,在把正極放在隔膜上面，加入O. 8g IM LiPF6在I : 3 :的PC和DME的電解液，蓋好另一半不銹鋼殼體，然后在油壓機(jī)上封口，制成扣式電池，在自動(dòng)充放電儀上用O. ImA電流充電，當(dāng)電池充電電壓達(dá)到3. 5V停止充電，把電池轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度彡I %的干燥環(huán)境中，用鉗子拆開(kāi)電池，取出正極片，浸入IOOmllM LiPF6在I : 3 :的PC和DME的電解液中10分鐘，取出作為正極待用。 把Φ6. 2mm，厚度O. 4mm鋰鋁合金餅(Li 18% wt, Al 82% wt)放入不銹鋼殼體，上面放好 Φ 6. 4mm,厚度70um聚丙烯氈隔膜，再把正極放在隔膜上面，加入O. 8g IM LiPF6在I : 3 : 的PC和DME的電解液，蓋好另一半不銹鋼殼體，然后在油壓機(jī)上封口，制成扣式電池。對(duì)該電池進(jìn)行O. IC放電到2. 0V，然后O. IC充電到3. 25V，然后再O. IC放電到2. 0V，如此往復(fù)， 進(jìn)行循環(huán)壽命測(cè)試。循環(huán)100次后，電池容量仍然保持在初始容量的72%。實(shí)施例2將Litl 3FeP04粉末90和石墨粉5g均勻混合，然后加入質(zhì)量濃度為20%聚氧化乙烯水溶液25g，用玻璃棒攪拌成為漿狀，再把漿體均勻的涂抹在IOcmX 10cmX20um鋁箔上， 然后把鋁箔放入150°C鼓風(fēng)烘箱中，烘干12h，取出，用壓片機(jī)將其壓至O. 9_厚，然后切成一個(gè)Φ 9mm的圓餅，在放入150°C，-0. IMPa的真空烘箱中，烘干12h，轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度彡1% 的干燥環(huán)境中，作為正極待用。把Φ IOmm,厚度為O. 5mm鋰招合金(Lia4Al)片放入不銹鋼殼體，上面放好ΦΙΙπιπι，厚度50um聚乙烯復(fù)合隔膜(中國(guó))，再把正極放在隔膜上面，要正極材料接觸隔膜，然后加入Ig現(xiàn)1^以04在1 : 3PC和DME的電解液，蓋好另一半不銹鋼殼體，然后在油壓機(jī)上封口，得到扣式電池。對(duì)該電池進(jìn)行O. IC放電到2. 0V，然后O. IC充電到3. 25V，然后再O. IC放電到2. 0V，如此往復(fù)，進(jìn)行循環(huán)壽命測(cè)試。循環(huán)50次后，電池容量仍然保持在初始容量的85%。實(shí)施例3將電池級(jí)LiFePO4粉末80g和鱗片石墨粉8g、導(dǎo)電炭黑Super-Li 3g放入燒杯中均勻混合，加入30g無(wú)水乙醇，用玻璃棒攪拌成為漿狀，再在加入60% PTFE乳液9g，用玻璃棒不停攪拌直至漿料成為膏狀且不粘燒杯壁。將膏體取出在雙棍對(duì)輥機(jī)上反復(fù)滾壓為膜片，至厚度為O. 7_停止，然后放入110°C鼓風(fēng)烘箱中，烘干12h，取出，切成一個(gè)Φ18_的圓餅，再放入150°C，-O. IMPa真空烘箱中，烘干12h，轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度彡I %的干燥環(huán)境中， 作為正極待用。把Φ 20mm，厚度O. 9mm鋰餅放入不銹鋼殼體，上面放好Φ 22mm，厚度50um 紙纖維隔膜(NKK，日本)，在把正極放在隔膜上面，加入3g IM LiPF6在I 3:的EC和EMC 的電解液，蓋好另一半不銹鋼殼體，然后在油壓機(jī)上封口，制成扣式電池，在自動(dòng)充放電儀
4上用O. 2mA電流充電，當(dāng)電池充電電壓達(dá)到3. 7V停止充電，把電池轉(zhuǎn)移到相對(duì)濕度彡1%的干燥環(huán)境中，用鉗子拆開(kāi)電池，取出正極片，浸入IOOg IM 1^ 6在1 : 3:的PC和DME的電解液中10分鐘，取出作為正極待用。把Φ 20mm，厚度O. 4mm鋰鋁合金餅(Li 23% wt, Al 77% wt)放入不銹鋼殼體，上面放好Φ 22mm，厚度50um聚丙烯氈隔膜，再把正極放在隔膜上面，加入0.8g IM: 3 :的PC和DME的電解液，蓋好另一半不銹鋼殼體，然后在油
壓機(jī)上封口，制成扣式電池。
權(quán)利要求
1.一種具有磷酸亞鐵鋰正極材料的3V可充扣式鋰電池，該扣式電池包括兩半式的金屬殼體，殼體內(nèi)設(shè)置隔膜和填充電解液，隔膜的兩側(cè)分別設(shè)置正極和負(fù)極，所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯薄膜，或具有微孔的聚乙烯薄膜，或者兩者結(jié)合而成的復(fù)合薄膜，或?yàn)榫郾?，或?yàn)槔w維的紙質(zhì)薄膜，或?yàn)椴ＡЮw維，所屬的正極由集流體和正極材料組成，集流體為不銹鋼網(wǎng)，正極材料由磷酸亞鐵鋰和選自石墨、炭黑、乙炔黑的一種或多種的導(dǎo)電劑，及選自聚乙烯、聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、丙烯酸酯、羧甲基纖維素的一種或多種的粘接劑組成，所述的負(fù)極為鋰鋁合金，所述的電解液為L(zhǎng)iPF6、LiClO4、雙乙二酸硼酸鋰或LiBF4溶解在碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、乙二醇二甲醚、乙腈、碳酸甲乙酯或 Y-丁內(nèi)酯的一種溶液或者多種混合溶液，其特征在于，正極材料由磷酸亞鐵鋰和導(dǎo)電齊U、 粘接劑組成，負(fù)極為鋰鋁合金。
2.權(quán)利要求1所述的磷酸亞鐵鋰材料為缺鋰態(tài)磷酸亞鐵鋰Li X FePO4, X < L
3.權(quán)利要求2所述的磷酸亞鐵鋰材料Li X FePO4,0. I < x < I。
4.權(quán)利要求3所述的磷酸亞鐵鋰材料Li X FePO4,0. I < x < O. 5。
5.權(quán)利要求1所述的鋰鋁合金為富鋰態(tài)鋰鋁合金LiyAl，y > O。
6.權(quán)利要求5所述的鋰鋁合金為富鋰態(tài)鋰鋁合金LiyAl，y > O. 5。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有磷酸亞鐵鋰正極的可充3V扣式鋰電池。該該扣式電池包括兩半式的金屬殼體，殼體內(nèi)設(shè)置隔膜和填充電解液，隔膜的兩側(cè)分別設(shè)置正極和負(fù)極，所述的隔膜為具有微孔的聚丙烯、聚乙烯薄膜，或者兩者結(jié)合的復(fù)合薄膜，或?yàn)榫郾?，或?yàn)槔w維的紙質(zhì)薄膜；所述的正極由集流體和正極材料組成，集流體為不銹鋼網(wǎng)，正極材料由缺鋰型磷酸亞鐵鋰、導(dǎo)電劑、粘接劑組成；所述的負(fù)極為鋰鋁合金，所述的電解液為鋰鹽溶解在有機(jī)物溶液中制成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，該電池具有容量高、自放電小、深度放電能力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)有二氧化錳為正極的3V扣式可充鋰電池的理想替代產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H01M10/052GK102610848SQ201110023800
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者葉麗光, 郝德利 申請(qǐng)人:天津赫維科技有限公司