[发明专利]一种新型可循环充放电的3V锂离子电池及制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及电池工艺技术领域，尤其涉及一种新型可循环充放电的3V锂离子电池及制造工艺。

背景技术

3V电池广泛应用于各类仪器仪表、计算机主板、移动通信、血糖测试仪、耳温枪、遥控器以及其他家用电子电器产品。随着科技的进步和环保的要求，人们需要高能、环保、安全的化学电源产品满足生产生活的需求。

目前，在这些领域中普遍使用的3V电池主要有三种。一种是传统的一次性电池（如普通干电池、碱性电池），其工作电压一般为1.5V，在使用过程中，将两只电池串联组成3V电池使用。第二种是一次性锂-二氧化锰电池，该电池以金属锂片为负极，工作电压为3V，能量较高，但是金属锂有相当高的化学活性，使用过程中可能会产生爆炸等的安全问题。以上两种均为一次性电池，无法进行充电循环使用，造成资源的极大浪费。第三种为3V电池为二次电池（即可重复充放电使用）；一般是指以磷酸铁锂材料为正极、石墨为负极的锂离子电池，使用电压范围2.0V-3.3V，循环使用2000次以上。

发明内容

 本发明的目的是提供一种新型可循环充放电的3V锂离子电池及制造工艺，能够满足3V电池系列产品的应用，该电池产品具有循环性能好、安全性能高、无污染、制作简单等优点。

 本发明采用的技术方案为：

一种新型可循环充放电的3V锂离子电池，包括工作电压为4.5V-4.7V的正极、工作电压为1.55V的负极、电解液或聚合物电解质、隔膜和钢性外壳；正极和负极中间设置隔膜隔开，正极、隔膜和负极卷成卷芯，卷芯设在钢性外壳内部；

所述的正极包括正极集流体、正极活性物质层和正极引线，正极活性物质层涂覆在正极集流体上，正极集流体通过正极引线连接盖帽，正极活性物质层由正极活性物质、正极活性炭、正极导电剂和正极粘结剂组成；正极活性物质采用尖晶石型高电压镍-锰二元正极材料镍锰酸锂LiNi_0.5Mn_1.5O₄，正极粘结剂采用聚偏氟乙烯和丁苯橡胶的混合物，正极导电剂采用乙炔黑和科琴黑碳纤维的混合物；

所述的负极包括负极集流体、负极活性物质层和负极引线，负极活性物质层涂覆在负极集流体上，负极集流体通过负极引线连接钢性外壳，负极活性物质层由负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂组成；所述的负极活性物质采用氧化钛锂，负极导电剂采用乙炔黑和科琴黑碳纤维的混合物，负极粘结剂采用CMC.SBR、丁苯橡胶、环氧树脂和尼龙的混合物；

所述电解液溶质采用LiPF₆，溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的混合液体电解液；

所述的隔膜采用多孔质的高分子聚乙稀薄膜。

所述的正极集流体采用Al，负极集流体采用Cu。

所述的新型可循环充放电的3V锂离子电池的制造工艺，：包括以下步骤：

步骤A：对正极物质层和负极物质层所需材料进行配料

正极物质层所需粉料按照以下质量比配方进行称重：正极活性物质94.93%、正极活性炭0.32%、正极导电剂2.85%和正极粘结剂1.90%；

负极物质层所需粉料按照以下质量比配方进行称重：负极活性物质92%、负极导电剂2.5%和负极粘结剂5.5%；

步骤B：烘烤，除水，制作浆料

对步骤A中每一种粉料分别进行烘烤，除去水分；再将正极物质层所需的粉料与有机溶剂NMP混合，一同放入双行星混合设备进行均匀搅拌，混合为正极浆料；将负极物质层所需的粉料与去离子水，一同放入双行星混合设备进行均匀搅拌，混合为负极浆料，配料完成；

步骤C：过筛处理

将步骤A中得到的正极浆料和负极浆料分别通过筛网进行过筛处理，除去颗粒物；

步骤D：涂布处理

将步骤B中过筛过的液体正极浆料或者负极浆料，对应均匀涂布在正极集流体或者负极集流体上，正极集流体和负极集流体均两面涂布，且两面密度一致；

步骤E：再次烘烤

将涂布好的正极集流体和负极集流体放入真空烤箱烘烤，烘烤参数为：温度110°，烘烤时间12h,烘烤目的是除去正极集流体上的有机溶剂NMP, 除去负极集流体上的去离子水；

步骤F：极耳焊接

将步骤C中涂布后的正极集流体或者负极集流体上对应焊接正极耳或者负极耳，正极耳即为正极引线，负极耳即为负极引线；

步骤G：将步骤D中的产物贴胶、除尘；

步骤H：卷绕

通过自动卷绕机将正极和负极卷起来或者叠加起来，正极和负极中间用隔膜隔开，构成卷芯；