專利名稱：一種大容量一次鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大容量一次鋰電池。
背景技術(shù)：
鋰的元素于1817年由瑞典科學(xué)家阿弗韋聰在分析透鋰長石礦時發(fā)現(xiàn)。由于其電位最負(fù)(相對于氫標(biāo)電極電位-3. 045V),在已知的金屬中原子量最小(6. 94),電化當(dāng)量最高(3860Ah/kg)，與合適的正極材料匹配構(gòu)成的電池具有優(yōu)越的電性能。自20世紀(jì)50年代末期提出了以活潑金屬鋰、鈉作為電池負(fù)極的設(shè)想，60年代開始了鋰電池的基礎(chǔ)研究，集中研制以金屬鋰作為負(fù)極的非水電解質(zhì)體系上。經(jīng)過幾十年的研究和生產(chǎn)，鋰-二氧化錳電池、鋰-二氧化硫電池、鋰-亞硫酰氯電池已成為鋰一次電池中應(yīng)用最為廣泛的三種體系。目前公知的一次鋰電池均為荷電式圓柱形、扣式或軟包裝結(jié)構(gòu)一次鋰電池，容量 均小于30Ah，無法應(yīng)用于不斷發(fā)展的大功率動力裝置中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種單體電池最大容量大于500Ah，儲存和使用壽命長，安全性高的一種大容量一次鋰電池。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是—種大容量一次鋰電池,包括電池殼，電池殼中捆制成一體的包膜正極板和包膜負(fù)極板，以及焊接在電池殼上的帶有正極端引出孔和負(fù)極端引出孔的電池蓋，其特點是所述包膜正極板包括隔膜內(nèi)的兩片正極片和壓制在兩片正極片之間的正極集流體，所述正極集流體為焊接有正極導(dǎo)耳的三維鋁；所述正極片含有重量百分含量為80-90被％、1_6被％和4-14wt%的活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑；所述活性物質(zhì)為電解二氧化錳和CFx中的一種或一種以上混合物，其中0 < X < 1.25 ;所述粘合劑為PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一種或一種以上混合物；所述導(dǎo)電劑為SP、乙炔黑、VGCF、石墨之一種或一種以上混合物；所述包膜負(fù)極板包括隔膜內(nèi)的兩片鋰箔和壓制在兩片鋰箔之間的負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體為與負(fù)極導(dǎo)耳為一體的L形鎳帶；所述電池蓋的蓋體上焊接有可更換防爆膜的排氣閥；所述電池殼為方形招殼。本發(fā)明還可以采用如下技術(shù)方案所述活性物質(zhì)中電解二氧化錳為50_80wt%、CFx為10_40wt%的CFa8,粘合劑為固含量l-6wt%的PTFE乳液，導(dǎo)電劑為2-8wt%的乙炔黑、l_3wt%的VGCF，l_3wt%的石墨；所述三維鋁為鋁網(wǎng)；所述正極導(dǎo)耳為O. 1-0. 3mm厚的鋁帶；熱封在正極板上的隔膜為
O.08-0. 2mm厚的聚丙烯無紡布或O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；熱封在負(fù)極板上的隔膜為O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；捆制極板組用材料為膠帶；裝入電池殼中的極板組外包有一層聚酰亞絕緣膜。所述排氣閥包括臺階狀軸和臺階狀孔的鋁閥體，臺階狀孔的大孔螺紋連接帶有通孔的絲堵，孔臺和絲堵之間自下至上置密封圈、聚四氟乙烯膜防爆膜、密封圈。
所述電池蓋的正極端引出孔和負(fù)極端引出孔均套有密封墊，所述蓋體下面貼有一層絕緣墊；電池蓋上面的正極接線片通過鉚釘與連接在正極導(dǎo)耳上的正極引出片鉚接成一體，電池蓋上面的負(fù)極接線片通過鉚釘與連接在負(fù)極導(dǎo)耳上的負(fù)極引出片鉚接成一體。所述電池蓋與電池殼為激光焊接；所述排氣閥與電池蓋為激光焊接。所述正極接線片和負(fù)極接線片之間并聯(lián)有一只二極管。所述正極接線片和負(fù)極接線片與電池蓋的蓋體和鉚釘?shù)慕佑|部位均涂覆有耐堿環(huán)氧樹脂膠。本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是I、本發(fā)明采用了二氧化錳和CFx的活性物質(zhì)混合物，并添加了導(dǎo)電劑和粘合劑制成正極片，三維鋁作為正極集流體壓制在兩片正極片之間，大幅增加了集流體與正極材料的接觸面積，提高了正極材料中活性物質(zhì)的利用率，提高了正極材料的容量，制成的單體電 池最大容量大于500Ah。2、本發(fā)明在電池蓋的蓋體上采用了可更換防爆膜的排氣閥，既簡化了注液工藝，還可以隨時排出電池內(nèi)多余的氣體，有效解決電池的鼓脹問題；并且電池不使用時，電池殼內(nèi)可以不注入電解液，當(dāng)電池使用時，再注入電解液，既延長了電池的貯存和使用壽命，又提高了電池的安全性；3、本發(fā)明采用激光焊接封口，提高了電池的密封性能，有效防止電池漏液，進一步延長了電池的使用壽命；4、本發(fā)明采用了金屬帶制成負(fù)極集流體，工藝簡單，并杜絕了電池放電后期因毛刺刺破隔膜而造成短路的現(xiàn)象，提高了電池的安全性，并進一步延長了電池的使用壽命；5、本發(fā)明采用了耐高溫絕緣膜外包極板組，確保電池高溫時的絕緣性，進一步提高了電池的安全性。6、本發(fā)明采用了鋁材制成的方形電池殼體和電池蓋，提高了電池的散熱能力和重
量比能量。7、本發(fā)明在電池正、負(fù)極間并聯(lián)一只二極管，當(dāng)電池被過放電時，作為旁路起到了電池的保護作用。


圖I是本發(fā)明一種大容量一次鋰電池主視剖視示意圖；圖2是本發(fā)明的左視內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明一種大容量一次鋰電池俯視示意圖；圖4是圖I中排氣閥的放大示意圖。圖中，I-絲堵；2-閥體；3_密封圈；4_防爆膜；5-蓋體；6_絕緣墊；7_正極接線片；
8-密封墊；9-鉚釘；10-正極引出片；11-負(fù)極引出片；12_電池殼；13-包膜負(fù)極板；14_包膜正極板；15-排氣閥；16-負(fù)極接線片；17_電池蓋。
具體實施例方式為能進一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下
—種大容量一次鋰電池,包括電池殼12,電池殼中捆制成一體的包膜正極板14和包膜負(fù)極板13，以及焊接在電池殼上的帶有正極端引出孔和負(fù)極端引出孔的電池蓋17。本發(fā)明的創(chuàng)新點為所述包膜正極板包括隔膜內(nèi)的兩片正極片和壓制在兩片正極片之間的正極集流體，所述正極集流體為焊接有正極導(dǎo)耳的三維鋁；所述正極片含有重量百分含量為80-90wt%、l-6wt%和4-14wt%的活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑；所述活性物質(zhì)為電解二氧化猛和CFx中的一種或一種以上混合物，其中0 < X < I. 25 ;所述粘合劑為PVDF、PTFE, CMC、丙烯腈聚合物中的一種或一種以上混合物；所述導(dǎo)電劑為SP、乙炔黑、VGCF、石墨之一種或一種以上混合物；所述包膜負(fù)極板包括隔膜內(nèi)的兩片鋰箔和壓制在兩片鋰箔之間的負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體為與負(fù)極導(dǎo)耳為一體的L形鎳帶。所述電池蓋的蓋體5上焊接有可更換防爆膜4的排氣閥15 ;所述電池殼為方形鋁殼；所述所述活性物質(zhì)中電解二氧化錳為50-80wt%、CFx為10-40wt%的CFa 8，粘合劑為固含量l_6wt%的PTFE乳液，導(dǎo)電劑為2_8wt%的乙炔黑、l-3wt%的VGCF，l-3wt%的石墨；所述三維鋁為鋁網(wǎng)；所述正極導(dǎo)耳為O. 1-0. 3mm·厚的鋁帶；熱封在正極板上的隔膜為O. 08-0. 2mm厚的聚丙烯無紡布或O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；熱封在負(fù)極板上的隔膜為O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；捆制極板組用材料為膠帶；裝入電池殼中的極板組外包有一層聚酰亞絕緣膜；排氣閥包括臺階狀軸和臺階狀孔的鋁閥體2，臺階狀孔的大孔螺紋連接帶有通孔的絲堵1，孔臺和絲堵之間自下至上置密封圈3、聚四氟乙烯膜防爆膜、密封圈；電池蓋的正極端引出孔和負(fù)極端引出孔均套有密封墊8，所述蓋體下面貼有一層絕緣墊6 ;電池蓋上面的正極接線片7通過鉚釘9與連接在正極導(dǎo)耳上的正極引出片10鉚接成一體，電池蓋上面的負(fù)極接線片16通過鉚釘與連接在負(fù)極導(dǎo)耳上的負(fù)極引出片11鉚接成一體；所述電池蓋與電池殼為激光焊接；所述排氣閥與電池蓋為激光焊接；所述正極接線片和負(fù)極接線片之間并聯(lián)有一只二極管；所述正極接線片和負(fù)極接線片與電池蓋的蓋體和鉚釘?shù)慕佑|部位均涂覆有耐堿環(huán)氧樹脂膠。本發(fā)明一種大容量一次鋰電池的制作過程參照附圖1-4 I.電池蓋的制作參照圖I或圖4，選用l_8mm的鋁板制作電池蓋的蓋體5，在蓋體上打出位于一排的三個孔，兩側(cè)的孔分別套上密封墊8用于引出正極和負(fù)極，中間的孔焊接排氣閥15 ;排氣閥的制作過程為將鋁棒制成軸和孔均為臺階狀的閥體2，閥體上的大孔為螺紋孔，小軸密封激光焊接在蓋體的中間的孔中；再用鋁棒制成與閥體螺紋孔配合并帶有通孔的絲堵I ;在閥體的大孔內(nèi)自下至上依次放置密封圈3、聚四氟乙烯膜作為防爆膜4、密封圈后，用絲堵密封螺紋連接在閥體上，完成電池蓋17的制作。2.包膜正極板的制作按50_80wt%的電解二氧化錳、10-40wt%的CFa8、固含量為l_6wt%的PTFE乳液、2-8wt%的乙炔黑、l_3wt%的VGCF，l-3wt%的石墨，分別稱取活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑，混合后加入沸騰的去離子水，在攪拌機中攪拌成糊狀物，在120-180°C烘干爐中烘8-15h，冷卻后形成正極混合物，將重量比為5:1-2的正極混合物與無水乙醇調(diào)和，反復(fù)輥壓成
O.5-3. Omm厚的正極片，裁成所需尺寸；采用鋁網(wǎng)作為正極集流體，在鋁網(wǎng)一端靠近一側(cè)焊接O. I-ο. 3mm厚的鋁帶作為正極導(dǎo)耳；將兩片正極片分別置于鋁網(wǎng)兩面，采用三明治方式壓成一體，在真空干燥箱中干燥24-48h,制成O. 5-3. Omm厚的正極板；采用熱封形式在每一片正極板外包上一層O. 08-0. 2mm厚的聚丙烯無紡布或O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜，部分正極導(dǎo)耳位于復(fù)合膜的外面，完成包膜正極板14的制作。3.包膜負(fù)極板的制作根據(jù)電池尺寸裁制O. 08-1. Omm厚鋰箔，將O. 02-0. Imm厚的鎳帶裁切成L形帶有負(fù)極導(dǎo)耳的負(fù)極集流體，夾在兩片鋰箔之間，采用三明治形式壓成一體，制成負(fù)極板；采用熱封形式在每一片負(fù)極板外包上一層O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜，部分負(fù)極導(dǎo)耳位于復(fù)合膜的外面，完成包膜負(fù)極板13的制作。4. 一種大容量一次鋰電池 的裝配將多片正極板與負(fù)極板間隔整齊疊放，保證正、負(fù)極導(dǎo)耳相對放置，然后用膠帶捆緊，制成極板組；將全部正極導(dǎo)耳焊接在正極引出片上10、全部負(fù)極導(dǎo)耳焊接在負(fù)極引出片上11 ;在蓋體下面貼上一層絕緣墊6，用鉚釘9將正極引出片和負(fù)極引出片分別與蓋體引出正極和負(fù)極的兩個孔上面的正極接線片7和負(fù)極接線片16鉚接成一體；極板組外包一層耐300°C高溫的聚酰亞絕緣膜膜后裝入方形鋁電池殼12中，將電池蓋密封激光焊接在電池殼上；為防止電池被過放電時，電池仍處于安全狀態(tài)，在電池正、負(fù)極間并聯(lián)一只二極管，最后將正、負(fù)極接線片與蓋體和鉚釘?shù)慕佑|部位上均勻涂覆耐堿環(huán)氧樹脂膠。電池使用時，取下絲堵和防爆膜，在電池中注入含lmol/lLiC104的PC:DME (體積比PC = DME=I: I)溶液作為電解液，再將防爆膜和絲堵密封連接在閥體上，電池開始正常使用。以IOA放電，放電電壓截止2V進行電性能測試，放電容量達(dá)到525Ah，重量比能量達(dá)到360ffh/kgo盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大容量一次鋰電池，包括電池殼，電池殼中捆制成一體的包膜正極板和包膜負(fù)極板，以及焊接在電池殼上的帶有正極端引出孔和負(fù)極端引出孔的電池蓋，其特征在于所述包膜正極板包括隔膜內(nèi)的兩片正極片和壓制在兩片正極片之間的正極集流體，所述正極集流體為焊接有正極導(dǎo)耳的三維鋁；所述正極片含有重量百分含量為80-90被％、1-6被％和4-14wt%的活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑；所述活性物質(zhì)為電解二氧化錳和CFx中的一種或一種以上混合物，其中0 < X < 1.25 ;所述粘合劑為PVDF、PTFE、CMC、丙烯腈聚合物中的一種或一種以上混合物；所述導(dǎo)電劑為SP、乙炔黑、VGCF、石墨之一種或一種以上混合物；所述包膜負(fù)極板包括隔膜內(nèi)的兩片鋰箔和壓制在兩片鋰箔之間的負(fù)極集流體，所述負(fù)極集流體為與負(fù)極導(dǎo)耳為一體的L形鎳帶；所述電池蓋的蓋體上焊接有可更換防爆膜的排氣閥；所述電池殼為方形招殼。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述所述活性物質(zhì)中電解二氧化錳為50-80wt%、CFx為10-40wt%的CFa8,粘合劑為固含量l_6wt%的PTFE乳液，導(dǎo)電劑為2-8wt%的乙炔黑、l_3wt%的VGCF，l-3wt%的石墨；所述三維鋁為鋁網(wǎng)；所述正極導(dǎo)耳為O. 1-0. 3mm厚的鋁帶；熱封在正極板上的隔膜為O. 08-0. 2mm厚的聚丙烯無紡布或O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；熱封在負(fù)極板上的隔膜為O. 02-0. 06mm厚的PP/PE/PP復(fù)合膜；捆制極板組用材料為膠帶；裝入電池殼中的極板組外包有一層聚酰亞絕緣膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述排氣閥包括臺階狀軸和臺階狀孔的鋁閥體，臺階狀孔的大孔螺紋連接帶有通孔的絲堵，孔臺和絲堵之間自下至上置密封圈、聚四氟乙烯膜防爆膜、密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述電池蓋的正極端引出孔和負(fù)極端引出孔均套有密封墊，所述蓋體下面貼有一層絕緣墊；電池蓋上面的正極接線片通過鉚釘與連接在正極導(dǎo)耳上的正極引出片鉚接成一體，電池蓋上面的負(fù)極接線片通過鉚釘與連接在負(fù)極導(dǎo)耳上的負(fù)極引出片鉚接成一體。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述電池蓋與電池殼為激光焊接；所述排氣閥與電池蓋為激光焊接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述正極接線片和負(fù)極接線片之間并聯(lián)有一只二極管。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大容量一次鋰電池，其特征在于所述正極接線片和負(fù)極接線片與電池蓋的蓋體和鉚釘?shù)慕佑|部位均涂覆有耐堿環(huán)氧樹脂膠。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大容量一次鋰電池，包括方形鋁電池殼、包膜正極板、包膜負(fù)極板和電池蓋，其特點是包膜正極板包括兩片正極片及之間的正極集流體；正極片含有活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑；包膜負(fù)極板包括兩片鋰箔及之間的負(fù)極集流體；電池蓋上焊接有可更換防爆膜的排氣閥。本發(fā)明正極片采用了二氧化錳和CFx的活性物質(zhì)，添加了導(dǎo)電劑和粘合劑，三維鋁作為正極集流體，提高了正極材料的容量，可達(dá)500Ah以上；采用了可更換防爆膜的排氣閥，簡化了注液工藝，還可隨時排出電池內(nèi)多余氣體，有效解決電池鼓脹問題；并且當(dāng)電池使用時，再注入電解液，既延長了電池的貯存和使用壽命，又提高了電池的安全性。
文檔編號H01M2/12GK102867968SQ20121037818
公開日2013年1月9日 申請日期2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月8日
發(fā)明者王興賀, 陳雪梅, 王子佳, 牛長冬, 陳永杰, 荊有澤, 王平安 申請人:中國電子科技集團公司第十八研究所