CN101188311B - 一种锂铁电池及其制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明一种锂铁电池及其制作工艺属于电池领域，隔膜放置在正、负极之间，极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，正极是金属带状材料基体的两侧涂覆活性物质，金属基体沿长轴线的一段单面不涂覆，不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％，正极末端基体未涂覆的一侧直接与外壳接触，负极集流体与盖帽焊接，封口成型，本发明具有工艺简单，减少了正极焊接工序，容易控制和操作，正极集流体与外壳直接接触，降低了由于电池内部温度上升造成的安全隐患，正极与外壳直接接触面积增大，导电性增强，减少了负极用量，避免了负极反应不完全造成的安全隐患。
Description
技术领域
本发明一种锂铁电池及其制作工艺属于电池领域，特别是涉及一种锂铁电池的制作工艺。
背景技术
锂铁电池的正极片通过焊接的极耳与上盖焊接，负极表面粘极耳后，与外壳底部焊接。不仅要焊接多次，而且正极片上焊接的极耳一般采用镀镍钢、不锈铁等材质，存在焊接处腐蚀、点焊不牢等问题；另外，负极极耳焊底时，需要焊针深入电池底部点焊，容易造成电池内部短路或微短路等问题。此外，常规锂铁电池还存在以下缺点：
1)常规锂铁电池的正极通过焊接极耳与正极组合盖帽焊接，不仅工艺复杂，而且接触面小，导电性、导热性差，不利于电池内部散热，电池放电时，放电电压平台偏低；
2)通常在卷绕成型后，锂铁电池极组最外层的尾部为锂负极，正极被包裹在极组内。在电池放电完全后，最外圈的锂负极由于没有正极跟它对应，未能发生反应，有剩余，不利于电池安全。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提出一种制造方法工艺简单易行，电池安全可靠，可以制备出容量高、大电流放电性能优良、安全性好的锂铁电池。
本发明的目的通过以下措施来达到：锂铁电池由负极、正极、非水有机电解液组成，正极以二硫化铁为活性物质，负极以箔状的金属锂或锂合金为活性物质，电池外壳为0.1mm～0.5mm厚的铝壳或镀镍钢壳，隔膜放置在正、负极之间，隔膜与正、负极一起卷成筒状，并将正负极隔离，极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，正极是金属带状材料的基体上涂覆活性物质，金属基体沿长轴线的一段单面不涂覆，不涂覆的一面卷绕在极组的最外圈，不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％。正极采用的金属带状材料包括铝箔、铜箔、铝网、铜网等。正极片未涂覆的一侧直接与外壳接触，其电池外壳同时又是电池的正极集流体，负极集流体与盖帽焊接，封口成型。电池密封圈和负极盖组合在一起制成电池负极盖帽，与负极集流体焊接在一起，正极直接与外壳接触。
本发明的制作工艺：
1、制作正极粒径100目以上的二硫化铁活性物质、粘结剂、导电剂混合均匀后，涂覆在一种带状金属材料基体上，基体末端的一段单面不涂覆，干燥去除溶剂后，裁剪成合适的尺寸并碾压使得固体粉末材料牢固的附着在基体上，作为电池的正极极片。
2、负极以箔状的金属锂或锂合金为活性物质，锂合金中金属锂的含量不低于95％。
3、电池外壳为0.1mm～0.5mm厚的铝壳或镀镍钢壳。
4、隔膜放置在正、负极之间，隔膜与正、负极一起卷成筒状，并将正负极隔离，极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，极组最外圈正极末端未涂覆的一侧直接与外壳接触，电池外壳是电池的正极集流体，负极集流体与盖帽焊接，封口成型。
粘结剂和导电剂是采用锂铁电池现有技术中制作使用的。
本发明具有以下几个显著的特点：工艺简单，减少了正极焊接工序，容易控制和操作，正极集流体与外壳直接接触，导热性增强，有利于电池内部散热，降低了由于电池内部温度上升造成的安全隐患，正极与外壳直接接触面积增大，导电性增强，电池放电电压平台提高，在不降低电池容量的前提下减少了负极用量，负极成本降低10％，避免了负极反应不完全造成的安全隐患。
附图说明
附图1是本发明电池结构的剖面示意图。
附图2是本发明电池极组的横剖面示意图。
附图3是本发明电池正极片剖面示意图。
附图4是本发明实施例和对比例电池放电曲线。
附图5是本发明实施例和对比例电池放电过程中表面温度曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如附图1、附图2、附图3所示，本发明锂铁电池由负极盖1、正温度系数热敏电阻(PTC)2、电池密封圈3、电池外壳4、负极集流体5、垫片6、负极7、隔膜8、正极9、垫片10组成，电池外壳4为金属铝壳，电池外壳为0.1mm～0.5mm厚的铝壳或镀镍钢壳，正极以二硫化铁为活性物质，正极是金属带状材料的基体上涂覆活性物质，金属基体沿长轴线的一段单面不涂覆，金属基体不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％。正极末端未涂覆的一侧直接与外壳接触，电池外壳同时又是电池的正极集流体，负极以箔状的金属锂或锂合金为活性物质，隔膜放置在正、负极之间，隔膜与正、负极一起卷成筒状，并将正负极隔离，极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，电池密封圈和负极盖组合在一起制成电池负极盖帽，与负极集流体焊接在一起，负极集流体与盖帽焊接，正极涂覆过的末端9与内圈的负极7相对，正极尾部未涂覆的集流体11包裹在电池最外圈，11和正极未完全涂覆一侧的末端9a直接与外壳接触。
正极中活性物质二硫化铁粉末的比例为60％～99％，粘结剂0.5％～20％，导电添加剂0.5％～20％。金属基体沿长轴线的一段单面不涂覆，不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％。正极集流体采用的金属带状材料包括铝箔、铜箔、铝网、铜网等。正极未涂覆的部分直接与外壳接触，其负极表面粘镀镍钢带、镍带等材质的集流体与盖帽焊接，封口成型。
实施例：
二硫化铁正极粉末颗粒过325目100g，PVDF聚偏氟乙烯6g，导电添加剂碳黑6g，加入氮甲基吡喏烷酮(NMP)并用真空搅拌机分散均匀，使浆料的粘度在5000cps左右。把分散好的正极活性物质浆料涂覆在铝箔上，铝箔的一段单面不涂覆。干燥去除溶剂后，裁剪成合适的尺寸并碾压使得固体粉末材料牢固的附着在铝箔上，作为电池的正极极片。正极极片尺寸(mm)：280×40；其中一面涂覆部分尺寸(mm)：250×40；另一面涂覆部分尺寸(mm)：280×40。
正极极片通过干燥并完全去除其中的水分后，放入相对湿度低于3％的环境下，准备好合适尺寸的金属锂带，并在金属锂带和正极极片的中间***起到分离正负极作用的隔离膜，卷绕成圆柱状的极组，正极未涂覆的一侧卷在极组最外圈的末端。隔离膜通常可以采用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯多孔膜。卷绕好的电芯放入铝壳内，注入电解液，负极集流体焊盖后封口。在其注液过程中，所加入的是非水电解液组成为1mol/L碘化锂(LiI)的二氧戊环(DOL)和二甲基乙二醇(DME)。对比例：
其他步骤与实施例一致，铝箔全部涂覆上正极活性物质浆料，正极极片尺寸(mm)：280×40；正极两面涂覆部分尺寸(mm)：280×40。
卷绕好的电芯放入钢壳内，负极极耳与钢壳在内部焊接，注入电解液，正极极耳焊接盖帽后封口。
如图3所示，是实施例和对比例电池放电曲线，放电制度为2000mA恒流放电至0.8V。纵轴表示电池电压，横轴表示放电时间。
如图4所示，是实施例和对比例电池在2000mA电流下放电过程中，电池表面温度曲线。纵轴表示电池表面温度，横轴表示放电时间。
Claims (2)
1.一种锂铁电池，由负极、正极、非水有机电解液组成，隔膜放置在正、负极之间，隔膜与正、负极一起卷成筒状，并将正负极隔离，其特征是极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，正极是金属带状材料的基体上涂覆活性物质，金属基体沿长轴线的一段单面不涂覆，正极末端未涂覆的一侧卷在极组的最外圈，直接与外壳接触，金属基体不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％，正极尾部完全涂覆的一侧与内圈的负极相对，正极尾部集流体未涂覆的一侧包裹在极组最外圈，电池密封圈和负极盖组合在一起制成盖帽，与负极集流体焊接在一起。
2.一种锂铁电池制作工艺，二硫化铁活性物质、粘结剂、导电剂混合均匀后，涂覆在一种金属带状材料基体上，干燥去除溶剂后，裁剪成合适的尺寸并碾压使得固体粉末材料牢固的附着在基体上，作为电池的正极极片，负极以箔状的金属锂或锂合金为活性物质，电池外壳为0.1mm～0.5mm厚的铝壳或镀镍钢壳，隔膜放置在正、负极之间，隔膜与正、负极一起卷成筒状，并将正负极隔离，其特征是金属带状材料基体沿长轴线的一段单面不涂覆，极组最外圈为正极，将负极包裹在极组内部，正极末端未涂覆的集流体直接与外壳接触，电池外壳是电池的正极集流体，负极集流体与盖帽焊接，封口成型，金属基体不涂覆的长度为金属基体长度的1％～25％，正极尾部未涂覆的集流体包裹在极组最外圈，正极中活性物质二硫化铁粉末的比例为60％～99％，粘结剂0.5％～20％，导电添加剂0.5％～20％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: GUANGZHOU GREAT POWER ENERGY + TECHNOLOGY CO., LTD Free format text: FORMER NAME: PENGHUI BATTERY CO., LTD., GUANGZHOU |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 511483 Guangdong city of Guangzhou province Panyu District Shawan Town Nishimura Liang Road No. 922 Patentee after: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. Address before: 511483 Guangdong city of Guangzhou province Panyu District Shawan Town Nishimura Liang Road No. 922 Patentee before: Penghui Battery Co., Ltd., Guangzhou |
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| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 511483 Guangzhou City, Panyu District Shawan Town Liang Road (West Village section of No. 912) Patentee after: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. Address before: 511483 Guangdong city of Guangzhou province Panyu District Shawan Town Nishimura Liang Road No. 922 Patentee before: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A novel lithium Fe battery and its making technology Effective date of registration: 20141208 Granted publication date: 20100922 Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd, Guangzhou, Panyu branch Pledgor: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990001043 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20170825 Granted publication date: 20100922 Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd, Guangzhou, Panyu branch Pledgor: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990001043 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20080528 Assignee: Guangzhou Nicebattery Technology Co., Ltd. Assignor: Guangzhou Great Power Energy & Technology Co., Ltd. Contract record no.: 2017440000182 Denomination of invention: A novel lithium Fe battery and its making technology Granted publication date: 20100922 License type: Common License Record date: 20171213 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |