專利名稱：一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池及制備方法
技術領域：
本發明涉及一種可充電紐扣式電池，具體說是一種以聚合物材料為離子導電體的鋰離子電池及制備方法。
背景技術：
目前常用的紐扣式電池多為堿性一次性電池，電壓一般為1.5伏，少量商業化的鋰離子紐扣電池雖具有3.6伏的高電壓，但由于鋰枝晶的存在，為安全起見，也是一次性的，而且存在漏液、殼體崩裂等危險。
發明內容
本發明的目的，是為了克服現有技術的缺點，提供一種安全輕便，比能量高，壽命長，具有高負載能力的聚合物鋰離子可充電紐扣電池。
為實現上述目的，本發明提供一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池，該電池由正極殼1、正極涂層9、正極集流體3、正極集流體涂層10、正極5、電解質隔膜7、負極6、負極集流體涂層11、負極集流體4、負極涂層12、負電極殼2、密封圈8組成，其特征在于a)該電池的正極5、負極6及電解質隔膜7等元件中至少含有一個聚合物組件，該聚合物組件不溶于碳酸酯類、六氟磷酸鋰等有機溶劑，可以是聚偏二氟乙烯、六氟聚丙烯的聚合物或相互的共聚物；b)該電池的正電極殼1、負電極殼2的內側表面及正極集流體3、負極集流體4的表面都涂覆有一層導電涂層。
本發明還提供一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于導電涂層的制備方法，該方法是對電池組件的正電極殼1、負電極殼2的內側表面及正極集流體3、負極集流體4的表面進行噴涂處理，它包括a)對正電極殼1、負電極殼2、正極集流體3及負極集流體4做清洗處理；b)將導電材料、共聚物及有機溶劑混配形成涂料組合物；c)對已清洗干燥的正電極殼1、負電極殼2的內側表面及正極集流體3、負極集流體4的表面涂覆如上所述的混配涂料，并在高溫下固化。
上述聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于上述對正電極殼1、負電極殼2、正極集流體3及負極集流體4做清洗處理是在涂覆混配涂料之前，用低沸點易揮發的有機溶劑如丙酮、乙醇等進行材料清洗，并用堿液或酸液如氫氧化鉀或硫酸溶液去除材料表面氧化物，在干燥空氣中干燥。
上述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于用于涂覆的涂料是a)導電材料可以是乙炔黑、超細導電石墨或兩者的組合；b)共聚物可以是聚偏二氟乙烯、聚丙烯酰胺、六氟聚丙烯的聚合物或相互的混合共聚物；c)有機溶劑可以是異丙醇、丙醇、二甲基吡咯烷酮等常用有機溶劑。
上述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于所用的正負極集流體材料可以是銅、鋁、鎳或其他耐腐蝕金屬的網狀物或箔片。
上述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于混配涂料是將上述混配涂料的原料在球磨機中混合而成。
上述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于涂覆后高溫固化的溫度在100攝氏度以上。
本發明的積極效果在于采用聚合物材料制作的鋰離子電池，具有輕便、高電壓(3.6伏)、高容量的優勢。由于其在電極及集流體上有涂層，使電池內阻大幅度降低，從而提高電池的電性能，使本發明具有高比能量，提高電池工作效率。例如制作CR2025型扣式電池，集流體與殼體經過導電材料處理的電池內阻為800歐姆，而未經處理的電池內阻則高達6000歐姆。而且該發明的可充性使它在使用壽命上遠遠高于一般紐扣電池。
四
下面結合附圖對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的結構剖面示意圖。
圖1顯示了本發明的結構，如圖示，本發明由正極殼1、正極涂層9、正極集流體3、正極集流體涂層10、正極5、電解質隔膜7、負極6、負極集流體涂層11、負極集流體4、負極涂層12、負電極殼2、密封圈8組成。其中正極集流體3、正極集流體涂層10、正極5、電解質隔膜7、負極6、負極集流體涂層11、負極集流體4依次層疊排列，形成一個電化學單體。并且正極殼1與負極殼2的內表面分別涂有正極涂層9及負極涂層12，并且通過密封圈8固定在一起。
五具體實施例方式
實施例1在室溫下將重量比例如下的物質1.2份的乙炔黑與200份15％的共聚物丙醇溶液和250份異丙醇在球磨機中分散14小時制得一般的涂料組合物。再用涂料組合物對集流體及正負極殼體進行涂覆之前，用丙酮清洗去除金屬表面的油污，并用氫氧化鉀(1M)對正極集流體鋁極，0.1M硫酸對負極集流體銅極浸泡30秒，去除表面氧化物。再放在干燥空氣中進行干燥，接著涂覆導電涂料組合物，而后在100℃以上固化。最后將處理后的集流體與正負極薄膜材料壓制成片狀，填充入金屬殼內，加入0.2ml含六氟磷酸鋰的有機電解液，通過密封圈縫合殼體，組合成紐扣式電池。
實施例2
在室溫下將重量比例如下的物質1.2份的人工石墨與約250份10％的共聚物乙醇溶液和約200份丙醇在球磨機中分散10小時制得一般的涂料組合物。再用涂料組合物對集流體及正負極殼體進行涂覆之前，用丙酮清洗去除金屬表面的油污，并用氫氧化鉀(1M)對正極集流體鋁極，0.1M硫酸對負極集流體銅極浸泡30秒，去除表面氧化物。再放在干燥空氣中進行干燥，接著涂覆導電涂料組合物，而后在100℃以上固化。最后將處理后的集流體與正負極薄膜材料壓制成片狀，填充入金屬殼內，加入0.2ml含六氟磷酸鋰的有機電解液，通過密封圈縫合殼體，組合成紐扣式電池。
權利要求
1.一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池，該電池由正極殼(1)、正極涂層(9)、正極集流體(3)、正極集流體涂層(10)、正極(5)、電解質隔膜(7)、負極(6)、負極集流體涂層(11)、負極集流體(4)、負極涂層(12)、負電極殼(2)、密封圈(8)組成，其特征在于a)該電池的正極(5)、負極(6)及電解質隔膜(7)等元件中至少含有一種聚合物組件，該聚合物組件不溶于碳酸酯類、六氟磷酸鋰等有機溶劑，可以是聚偏二氟乙烯、六氟聚丙烯的聚合物或相互的共聚物；b)該電池的正電極殼(1)、負電極殼(2)的內側表面及正極集流體(3)、負極集流體(4)的表面都涂覆有一層導電涂層。
2.一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于導電涂層的制備方法，該方法是對電池組件的正電極殼(1)、負電極殼(2)的內側表面及正極集流體(3)、負極集流體(4)的表面進行噴涂處理，它包括a)對正電極殼(1)、負電極殼(2)、正極集流體(3)及負極集流體(4)做清洗處理；b)將導電材料、共聚物及有機溶劑混配形成涂料組合物；c)對已清洗干燥的正電極殼(1)、負電極殼(2)的內側表面及正極集流體(3)、負極集流體(4)的表面涂覆如權利要求2b)所述的混配涂料，并在高溫下固化。
3.根據權利要求2所述的可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于上述對正電極殼(1)、負電極殼(2)、正極集流體(3)及負極集流體(4)做清洗處理是在涂覆混配涂料之前，用低沸點易揮發的有機溶劑進行材料清洗，并用堿液或酸液去除表面氧化物，在干燥空氣中干燥。
4.根據權利要求2所述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于用于涂覆的涂料是a)導電材料可以是乙炔黑、超細導電石墨或兩者的組合；b)共聚物可以是聚偏二氟乙烯、聚丙烯酰胺、六氟聚丙烯的聚合物或相互的混合共聚物；c)有機溶劑可以是異丙醇、丙醇、二甲基吡咯烷酮等常用有機溶劑。
5.根據權利要求2所述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于所用的正負極集流體材料可以是銅、鋁、鎳或其他耐腐蝕金屬的網狀物或箔片。
6.根據權利要求2所述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于混配涂料是將上述混配涂料的原料在球磨機中混合而成。
7.根據權利要求2所述的聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于涂覆后高溫固化的溫度在100攝氏度以上。
全文摘要
本發明涉及一種聚合物鋰離子可充紐扣電池，該電池由正極殼1、正極涂層9、正極集流體3、正極集流體涂層10、正極5、電解質隔膜7、負極6、負極集流體涂層11、負極集流體4、負極涂層12、負電極殼2、密封圈8組成。本發明還提供一種聚合物鋰離子可充電紐扣電池的制備方法，其特征在于導電涂層的制備方法，該方法是對電池組件的正電極殼1、負電極殼2的內側表面及正極集流體3、負極集流體4的表面進行噴涂處理。本發明與現有紐扣電池相比，具有安全輕便，比能量高，高負載能力、壽命長等特點。
文檔編號H01M10/38GK1427497SQ0114462
公開日2003年7月2日 申請日期2001年12月21日 優先權日2001年12月21日
發明者王耀南, 李志偉, 許健全 申請人:廈門寶龍工業股份有限公司