一種鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電池技術領域，特別是涉及一種鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002]鋰-二硫化亞鐵電池是一種新型的綠色環保一次鋰電池，其標稱電壓為1.5V，可與堿錳電池、鎳氫電池、鎳鎘電池互換使用，其具有放電電壓平臺平穩、儲存壽命長、安全性能優良的優點。
[0003]傳統技術制備的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10的結構如圖1所示，此種鋰-二硫化亞鐵電池的制作工藝流程如圖2所示。
[0004]1、正極極片采用二硫化亞鐵為正極活性物質，加入導電石墨、石墨和粘結劑聚偏氟乙烯，在溶劑N，N- 二甲基吡咯烷酮中攪拌后，均勻涂覆在集流體鋁箔上，經過干燥、壓片和裁片制得二硫化亞鐵正極極片；負極極片采用金屬鋰及鋰的合金，包括純金屬鋰帶、鋰鋁合金帶、鋰鎂合金帶、鋰硼合金帶作為鋰二硫化亞鐵電池的負極極片。
[0005]2、漿料涂至集流體上，烘干后裁小片、點焊極耳后制成正極極片，使用卷繞機將帶有極耳的正極極片、負極極片和隔膜卷繞成卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10的卷芯12。
[0006]3、將卷芯12放入鋼殼14后，通過點底焊、輥槽，向鋼殼內注入碘化鋰為電解質鹽的有機電解液，之后經過點蓋，封口就制作成如圖2所示的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10。
[0007]由上述制備方法而形成的卷繞式AA型鋰-二硫化亞鐵電池10，由于電池內隔膜和集流體占據鋼殼內部腔體約15%的體積，其容量僅為3Ah，具有容量小的缺陷。
【發明內容】
[0008]本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種容量高的鋰-二硫化亞鐵電池及其制備方法。
[0009]本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:
[0010]一種鋰-二硫化亞鐵電池，包括:殼體、蓋帽、電解液及電芯，所述殼體與所述蓋帽連接形成一封閉腔體，所述電解液及所述電芯收容于所述腔體內；
[0011]所述電芯包括:正極環、隔膜、墊片、負極鋰片、集流網及鋼帶，所述負極鋰片套于所述正極環內，所述負極鋰片與所述正極環通過所述隔膜間隔，所述集流網一端與所述負極鋰片連接，所述集流網另一端通過所述鋼帶與所述蓋帽連接，所述正極環與所述蓋帽之間設有墊片。
[0012]優選的，所述墊片的外徑大于正極環的外徑并小于殼體的內徑。
[0013]優選的，所述殼體為圓筒形結構，所述正極環為圓環形結構。
[0014]優選的，所述負極鋰片為圓柱狀，所述墊片為環形片狀。
[0015]優選的，所述殼體為不銹鋼或碳鋼鍍鎳材質；
[0016]所述正極環為二硫化亞鐵、石墨、乙炔黑、導電炭黑中的一種或多種；
[0017]所述隔膜為PP單層、PE單層或PP、PE、PP結合三層；
[0018]所述墊片為PP或PE材質；
[0019]所述負極鋰片為純金屬鋰或鋰合金；
[0020]所述電解液為鋰鹽溶解在PC、1，3- 二氧戊烷溶劑中的溶液；
[0021 ] 所述集流網為鋼、鎳或鋁。
[0022]一種鋰-二硫化亞鐵電池的制備方法，包括:
[0023]步驟S10，烘烤正極材料中的活性物質二硫化亞鐵和石墨；
[0024]步驟S20，將預設比例的活性物質二硫化亞鐵和石墨加入到球磨罐中，在預設條件下攪勻；
[0025]步驟S30，在攪勻的二硫化亞鐵和石墨中加入粘合劑，并將物料攪拌均勻；
[0026]步驟S40，用模具將攪拌好的物料制成規格尺寸一致的正極環，然后將正極環在預設溫度下烘干；
[0027]步驟S50，將正極環放入殼體，
[0028]步驟S60，將隔膜放入正極環內；
[0029]步驟S70，將負極鋰片插入至正極環內；
[0030]步驟S80，在負極鋰片中插入集流網；
[0031]步驟S90，在正極環中套入墊片；
[0032]步驟S100，將鋼帶和集流網焊接；
[0033]步驟SI 10，向殼體內注入電解液；
[0034]步驟S120，將鋼帶焊接在蓋帽上；
[0035]步驟S130，將蓋帽壓合于殼體上并密封。
[0036]優選的，在步驟SlO中，活性物質二硫化亞鐵和石墨需要在80°C?300°C的氮氣或氬氣環境下烘烤4h?8h，并待溫度降至30°C?40 °C時，進入步驟S20。
[0037]優選的，在步驟S20中，將質量比為85%?96%的活性物質二硫化亞鐵和質量比為5%?8%的石墨加入到低溫球磨罐中，在氮氣保護條件下球磨2h。
[0038]優選的，在步驟S30中，粘合劑為溶劑乙醇、N，N-二甲基吡咯烷酮、聚四氟乙烯乳液的一種或多種。
[0039]優選的，在步驟S40中，制備好的正極環需在80°C?300°C的氮氣或氬氣環境下烘烤4h?8h。
[0040]采用上述的鋰-二硫化亞鐵電池，可以增加活性物質二硫化亞鐵和負極鋰片的使用量，減少隔膜和集流體的用量。通過此結構設計，可以明顯提升單體電池的容量，相比于堿性電池，其容量優勢將更加明顯。通過本發明的結構設計，鋰-二硫化亞鐵電池的容量可增加至4Ah，容量提升約33.3%以上。
【附圖說明】
[0041]圖1為傳統的卷繞式鋰-二硫化亞鐵電池的結構示意圖；
[0042]圖2為圖1所示的卷繞式鋰-二硫化亞鐵電池的制作流程圖；
[0043]圖3為本發明一實施例的鋰-二硫化亞鐵電池的結構示意圖；
[0044]圖4為本發明一實施例的鋰-二硫化亞鐵電池的制作流程圖。
【具體實施方式】
[0045]下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。
[0046]如圖3所示，其為本發明一實施例的鋰-二硫化亞鐵電池20的結構示意圖。
[0047]一種鋰-二硫化亞鐵電池20包括:殼體100、蓋帽200、電解液(圖未示)及電芯300，殼體100與蓋帽200連接形成一封閉腔體，電解液及電芯300收容于腔體內。
[0048]電芯300包括:正極環310、隔膜320、墊片330、負極鋰片340、集流網350及鋼帶360。負極鋰片340套于正極環310內，負極鋰片340與正極環310通過隔膜320間隔，集流網350 —端與負極鋰片340連接，集流網350另一端通過鋼帶360與蓋帽200連接，正極環310與蓋帽200之間設有墊片330。
[0049]進一步的，墊片330的外徑大于正極環310的外徑并小于殼體100的內徑，此種尺寸的墊片，可以避免正極環310與蓋帽200接觸，防止短路。
[0050]在本實施例中，殼體100為圓筒形結構，正極環310為圓環形結構，負極鋰片340為圓柱狀，墊片330為環形片狀。在其它實施例中，殼體100還可以為方形結構，還可以為多邊形的柱狀體結構，并不限于此。
[0051]要說明的是，殼體100為不銹鋼或碳鋼鍍鎳材質；正極環310為二硫化亞鐵、石墨、乙炔黑、導電炭黑中的一種或多種；隔膜320為PP單層、PE單層或PP、PE、PP結合三層；墊片330為PP或PE材質；負極鋰片340為純金屬鋰或鋰合金；電解液為鋰鹽溶解在PC、I, 3- 二氧戊烷溶劑中的溶液；集流網350為鋼、鎳或鋁。
[0052]如圖4所示，其為本發明一實施例的鋰-二硫化亞鐵電池的制