一種鋰－二硫化鐵電池的製造方法
2023-05-19 21:16:51 2
專利名稱：一種鋰－二硫化鐵電池的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種製備鋰-二硫化鐵電池的方法，屬於新能源技術領域。
背景技術：
鋰-二硫化鐵電池是高能、輕量、環保的一次鋰電池，工作電壓1.5V，可與鹼錳電池、鎳氫、鎳鎘、鋅銀電池互換使用，其放電平臺平穩、儲存壽命長、安全性能優良。該電池正極材料二硫化鐵的理論容量為890mAh/g，單只AA(5號)電池的容量高於3000mAh，特別是在重負載場合中使用時，其性能是普通電池的4～10倍。目前主要用於數位相機、MP3、PDA、手持遊戲機、便攜CD播放器、掌上電腦、數字顯示儀器、醫療器械等用電器中，也是寒冷氣候下使用的自動調溫器及其它室外電子裝置所用電池的理想選擇。
由於圓柱形鋰-二硫化鐵電池的現有生產技術複雜，生產成本較高，目前為止，世界上只有美國Eveready公司能夠大規模生產，其銷售價格較高，國內進口產品的售價為每隻25元左右。因此，國內外市場需求增長潛力巨大。
順應世界電池工業進一步向高能、綠色、安全方向發展的潮流。本發明所述的鋰/二硫化鐵電池製備技術，採用廉價的原輔材料、獨特的材料處理方法以及簡單有效的生產工藝，充分利用我國鋰電池原材料和勞動力資源豐富的優勢，電池的各項性能指標得到顯著提高，而且大幅度降低了生產成本，功率性能、安全性、低溫性能等各項性能指標良好，尤其是儲存時間大大延長。
中國發明專利CN1529384A公開了一種安全性能好的鋰離子電池凝膠電解液的製備方法，但方法所使用的材料較為昂貴、配方複雜，不適合於低成本的鋰-二硫化鐵電池。
中國發明專利CN1645650A、CN1564370A、CN1564370A和CN1659729A公開了鋰-二硫化鐵電池的製備方法，但均未涉及電池的電解液和儲存性能的問題。對於高容量的電池，其使用時間較長。解決其存儲性能和安全性能具有現實的意義。
本發明通過簡單的配方和低成本的材料，製備出性能良好的鋰-二硫化鐵電池。該方法簡單、易控、成本低廉。
發明內容
本發明是為了提高鋰-二硫化鐵電池的性能而提出的一種高效、低成本、適合於工業化生產的鋰-二硫化鐵電池的製備技術。
本發明提出的一種鋰-二硫化鐵電池的製備方法，其特徵在於，所述方法依次按如下步驟進行(1)配製電解液將高氯酸鋰LiClO4-有機溶劑體系與甲基丙烯酸甲酯按比例混合，並加入引發劑；(2)將聚丙烯微孔膜放入正極片和負極片之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口；(3)將上述電池加熱至40～60℃，加熱時間2～50小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
在上述的製備方法中，所述步驟1的有機溶劑為丙稀碳酸酯、丁內酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或者幾種的混合物。
在上述的製備方法中，所述步驟1的引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲醯或過氧化十二烷醯，所述引發劑的加入量為總體積的0.01-4％。
在上述的製備方法中，所述步驟2的正極活性材料為二硫化鐵，負極材料為金屬鋰箔。
在上述的製備方法中，所述步驟2的正極片是將二硫化鐵粉末、粘結劑和導電劑加入溶劑，混合均勻成為漿料，刮塗在金屬集流體上。
在上述的製備方法中，所述步驟1的高氯酸鋰的濃度為0.5-1.5摩爾/升。
在上述的製備方法中，所述步驟1的有機溶劑與甲基丙烯酸甲酯單體的體積比為1∶0.5～1∶2。
本發明提供的製備方法其核心技術是採用簡單的配方，使甲基丙烯酸甲酯在電池中聚合，形成凝膠電解質，從而提高鋰二硫化鐵電池的安全性和儲存性能。該電池具有低成本、性能高和儲存時間長等特點。本發明的製備方法為負極為鋰箔。正極為二硫化鐵槳料塗覆在金屬帶狀材料基體上形成的正極片。隔膜採用聚丙烯微孔膜。電解質採用高氯酸鋰-丙稀碳酸酯等溶劑體系中加入甲基丙烯酸甲酯單體和引發劑。電池組裝完成後，加熱使甲基丙烯酸甲酯聚合，在電池中形成聚甲基丙烯酸甲酯與高氯酸鋰-丙稀碳酸酯的凝膠電解質。該方法具有製備成本低、工藝流程簡單，具有很大的市場應用價值。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明的技術方案做進一步說明實施例一.先配製電解液把1mol/L的LiClO4-碳酸丙稀酯溶液與甲基丙烯酸甲酯按體積1∶1混合，加入總體積2％的偶氮二異丁腈作為引發劑，以配製本發明的電解液。把市售聚丙烯微孔膜放入準備好的正極片和鋰帶之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口。加熱至60℃，保持48小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
實施例二.先配製電解液把1.5mol/L的LiClO4-碳酸二甲酯溶液與甲基丙烯酸甲酯按體積0.8∶1混合，加入總體積0.5％的過氧化二苯甲醯作為引發劑，以配製本發明的電解液。把市售聚丙烯微孔膜放入準備好的正極片和鋰帶之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口。加熱至40℃，保持48小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
實施例三.先配製電解液把0.5mol/L的LiClO4-碳酸二乙酯溶液與甲基丙烯酸甲酯按體積1∶0.5混合，加入總體積0.1％的過氧化十二烷醯作為引發劑，以配製本發明的電解液。把市售聚丙烯微孔膜放入準備好的正極片和鋰帶之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口。加熱至60℃，保持48小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
實施例四.先配製電解液把0.8mol/L的LiClO4-碳酸二乙酯溶液與甲基丙烯酸甲酯按體積1∶0.8混合，加入總體積4％的過氧化十二烷醯作為引發劑，以配製本發明的電解液。把市售聚丙烯微孔膜放入準備好的正極片和鋰帶之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口。加熱至40℃，保持24小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
權利要求
1.一種鋰-二硫化鐵電池的製備方法，其特徵在於，所述方法依次按如下步驟進行(1)配製電解液將高氯酸鋰LiClO4-有機溶劑體系與甲基丙烯酸甲酯按比例混合，並加入引發劑；(2)將聚丙烯微孔膜放入正極片和負極片之間，卷繞成電芯，放入電池殼內，注入上述電解液，電池封口；(3)將上述電池加熱至40～60℃，加熱時間2～50小時，冷卻後可得到本發明的鋰-二硫化鐵凝膠電解質電池。
2.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟1的有機溶劑為丙稀碳酸酯、丁內酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一種或者幾種的混合物。
3.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟1的引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二苯甲醯或過氧化十二烷醯，所述引發劑的加入量為總體積的0.01-4％。
4.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟2的正極活性材料為二硫化鐵，負極材料為金屬鋰箔。
5.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟2的正極片是將二硫化鐵粉末、粘結劑和導電劑加入溶劑，混合均勻成為漿料，刮塗在金屬集流體上。
6.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟1的高氯酸鋰的濃度為0.5-1.5摩爾/升。
7.按照權利要求1所述的製備方法，其特徵在於，所述步驟1的有機溶劑與甲基丙烯酸甲酯單體的體積比為1∶0.5～1∶2。
全文摘要
本發明涉及一種鋰－二硫化鐵電池的製備方法，屬於新能源技術領域。所述製備方法為負極為鋰箔，正極為二硫化鐵漿料塗覆在金屬帶狀材料基體上形成的正極片。隔膜採用聚丙烯微孔膜。電解質採用高氯酸鋰－丙烯碳酸酯等溶劑體系中加入甲基丙烯酸甲酯單體和引發劑。電池組裝完成後，加熱使甲基丙烯酸甲酯聚合，在電池中形成聚甲基丙烯酸甲酯與高氯酸鋰－丙烯碳酸酯的凝膠電解質。由於本發明採用簡單的配方，使甲基丙烯酸甲酯在電池中聚合，形成凝膠電解質，從而提高鋰－二硫化鐵電池的安全性和儲存性能，且該電池具有低成本、性能高和儲存時間長等特點。該方法製備成本低、工藝流程簡單，易於實現產業化生產。
文檔編號H01M10/38GK1874036SQ200610011879
公開日2006年12月6日 申請日期2006年5月12日 優先權日2006年5月12日
發明者蒲薇華, 何向明, 王莉, 李建軍, 任建國, 姜長印, 萬春榮 申請人:清華大學