超薄型鋰錳電池的一體化結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超薄型鋰錳電池。
【背景技術(shù)】
[0002]超薄電池應(yīng)用于動態(tài)密碼智能卡(OTP)等移動電子領(lǐng)域，例如下一代銀行卡(OPT卡)，金融卡，電子儲存卡片、軍事密令傳遞卡、身份證件、電子存取信用卡、智能卡、以及電子芯片等。
[0003]動態(tài)密碼智能卡(OTP)通常由芯片、電池、和顯示屏組成。OTP卡的良好的信息處理能力和保密性能，使其成為智能卡發(fā)展的主要方向。OTP卡適用于保密性要求高的場合，如金融卡、軍事密令傳遞卡、身份證件等。OTP卡的標(biāo)準(zhǔn)厚度僅為0.76mm，而制備超薄型電池(厚度小于0.45mm)成為OTP卡的關(guān)鍵技術(shù)之一。超薄型軟包裝鋰錳電池(Li/Mn02)和鋰離子電池是可供選擇體系，但是自放電和比能量制約了鋰離子電池體系，因而超薄型軟包裝鋰錳電池是OTP卡應(yīng)用的最佳選擇。
[0004]超薄型鋰錳電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計及制備需要解決以下動態(tài)密碼智能卡應(yīng)用的關(guān)鍵問題:1)如何實現(xiàn)鋰電池超薄型設(shè)計(在滿足厚度不大于0.45mm的前提條件下實現(xiàn)高比能量、低自放電率等性能)；2)如何保證電池在彎曲變形時不會發(fā)生電極錯位而導(dǎo)致微短路發(fā)生；3)如何實現(xiàn)超薄型鋰電池的自動化生產(chǎn)以降低成本等。
[0005]目前，超薄型鋰錳電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要采用以下兩種設(shè)計:
[0006]I)采用雙層正極和一層負(fù)極結(jié)構(gòu)，將正極粘貼在鋁塑膜上；由于電芯沒有形成一體化，在彎折中容易出現(xiàn)斷(短)路現(xiàn)象，且這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的電池比能量密度較低，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；
[0007]2)采用一層正極和一層負(fù)極，然后將其粘貼在鋁塑膜上，同樣由于電芯沒有形成一體化，在彎折中容易出現(xiàn)斷(短)路現(xiàn)象，且這種結(jié)構(gòu)設(shè)計的電池比能量密度較低，不易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超薄型鋰錳電池的一體化結(jié)構(gòu)，充分利用有限的體積獲得最大的能量，設(shè)計合理、制作簡單，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，適用制備厚度小于0.45mm的超薄型鋰錳電池，采用此種結(jié)構(gòu)制備的超薄型鋰錳電池具有能量密度高，很好的柔性和穩(wěn)定性，電池在彎曲變形時不會發(fā)生電極錯位而導(dǎo)致微短路發(fā)生。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括正極結(jié)構(gòu)、負(fù)極結(jié)構(gòu)和隔膜結(jié)構(gòu)。所述的正極結(jié)構(gòu)將經(jīng)200°C?600°C熱處理2-20h后的電解二氧化錳Mn02與導(dǎo)電炭黑和取代聚乙烯類粘結(jié)劑按質(zhì)量比70?95:2?10:3?20混合，然后加入去離子水或蒸餾水，液固質(zhì)量比為25% _45%，涂布在集流體鋁網(wǎng)上，厚度小于0.4mm ;所述去離子水或蒸餾水中含醇類試劑，醇類試劑占總液體的質(zhì)量比為0.01 %?5%;所述的負(fù)極結(jié)構(gòu)采用厚度小于0.05mm的超薄型鋰帶與銅箔或銅帶復(fù)合，所述的銅箔或銅帶上沖有若干通孔；隔膜結(jié)構(gòu)在厚度大于15um的隔膜兩側(cè)涂敷電化學(xué)穩(wěn)定的樹脂型油性膠粘劑5-20um ;所述的電化學(xué)穩(wěn)定指在電壓大于3.6V時仍不會發(fā)生反應(yīng)；所述的正極結(jié)構(gòu)和負(fù)極結(jié)構(gòu)膠粘在隔膜兩側(cè)，形成一體化電芯，采用鋁塑膜封裝，鎳質(zhì)或銅鍍鎳正負(fù)極極耳分別連接正極結(jié)構(gòu)和負(fù)極結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的正極極片為長方形極片，一側(cè)沖切有缺口，鎳質(zhì)或銅鍍鎳極耳焊接在該側(cè)的無缺口位置。
[0011 ] 所述的負(fù)極極片為長方形極片，一側(cè)沖切有缺口，缺口的邊長比正極極片缺口的邊長小0.5-3mm，鎳質(zhì)或銅鍍鎳極耳焊接在該側(cè)的無缺口位置。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:通過獨特的正極結(jié)構(gòu)、負(fù)極結(jié)構(gòu)、隔膜結(jié)構(gòu)、電芯一體化結(jié)構(gòu)、電池結(jié)構(gòu)設(shè)計成功地解決了動態(tài)密碼智能卡應(yīng)用的關(guān)鍵問題，按照本發(fā)明制備的電池性能優(yōu)于其他結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有以下特點和性能:
[0013](I)超薄設(shè)計:產(chǎn)品整體厚度不大于0.45mm，滿足標(biāo)準(zhǔn)OTP卡的設(shè)計要求。
[0014](2) 一體化設(shè)計:采用獨特的隔膜結(jié)構(gòu)、正負(fù)極極片結(jié)構(gòu)，形成一種類似于凝膠電池的新結(jié)構(gòu)，正負(fù)極極片及隔膜形成一體化的電芯結(jié)構(gòu)，確保了電池很好的柔性和穩(wěn)定性，電池在彎曲變形時不會發(fā)生電極錯位而導(dǎo)致微短路發(fā)生。
[0015](3)低自放電率:產(chǎn)品自放電率低，年自放電率小于1.5%。
[0016](4)易于焊接:正負(fù)極耳均采用鎳質(zhì)或銅鍍鎳材料，易于焊接。
[0017](5)高比能量:電池容量相對其他方法制備的同型號產(chǎn)品高10%?20%，例如:本發(fā)明生產(chǎn)的CP042532的放電容量可達(dá)25mAh以上，其他方法生產(chǎn)的CP042532放電容量僅為 20mAh。
[0018](6)性價比高:一體化設(shè)計便于自動化生產(chǎn)并且產(chǎn)品成品率高。
【附圖說明】
[0019]圖1是沖切的正極極片示意圖；
[0020]圖2是焊接極耳的正極極片示意圖；
[0021]圖3是沖切的沖孔銅箔示意圖；
[0022]圖4是焊接極耳的沖孔銅箔示意圖；
[0023]圖5是負(fù)極極片(銅箔鋰帶復(fù)合)示意圖；
[0024]圖6是涂膠隔膜示意圖；
[0025]圖7是電芯一體化結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8是超薄型鋰電池示意圖；
[0027]圖中，1-隔離紙，2-涂膠隔膜，3-膠粘劑，4-隔膜。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。
[0029]本發(fā)明是關(guān)于一種超薄型鋰錳電池的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括由正極結(jié)構(gòu)、負(fù)極結(jié)構(gòu)、隔膜結(jié)構(gòu)組成的電芯一體化結(jié)構(gòu)及最后完成的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計。其中，正極結(jié)構(gòu)采用將經(jīng)高溫(200°C?600°C )熱處理2-20h后的電解二氧化錳(Mn02)，與導(dǎo)電炭黑(C)和取代聚乙烯類粘結(jié)劑按質(zhì)量比例(Mn02:C:粘結(jié)劑(固含量)=70?95:2?10:3?20)混合，然后加入去離子水(或蒸餾水)，去離子水(或蒸餾水)中含一定比例醇類試劑(分析純)(其中，醇類試劑占總液體的質(zhì)量比例控制在0.01%?5% )，液固比(質(zhì)量比)控制在25% -45%，涂布在集流體鋁網(wǎng)上，厚度小于0.4mm ;負(fù)極結(jié)構(gòu)采用超薄鋰帶復(fù)合沖孔銅箔或銅帶的結(jié)構(gòu)；隔膜結(jié)構(gòu)采用隔膜(鋰電池專用隔膜，厚度大于15um)兩側(cè)涂敷電化學(xué)穩(wěn)定(在電壓大于3.6V時仍不會發(fā)生反應(yīng))的樹脂型油性膠粘劑(如油性丙烯酸酯膠，兩側(cè)的膠粘劑的厚度控制在5-20um)的結(jié)構(gòu)；通過膠粘的形式將正負(fù)極極片分別粘貼在隔膜兩側(cè)(正極極片粘貼在隔膜的一側(cè)，負(fù)極有金屬鋰帶的一面粘貼在隔膜的另一側(cè))，形成一體化結(jié)構(gòu)；電池結(jié)構(gòu)采用鎳質(zhì)或銅鍍鎳正負(fù)極極耳、一體化結(jié)構(gòu)的電芯、鋁塑膜三面(封裝電池的三個位置，頂封、側(cè)封及底封位)封裝結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)設(shè)計充分利用有限的體積獲得最大的能量，設(shè)計合理、制作簡單，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，適用制備厚度小于0.45mm的超薄型鋰錳電池。采用此種結(jié)構(gòu)制備的超薄型鋰錳電池具有能量密度高，很好的柔性和穩(wěn)定性，電池在彎曲變形時不會發(fā)生電極錯位而導(dǎo)致微短路發(fā)生。
[0030]正極極片結(jié)構(gòu)采用上面介紹的涂布結(jié)構(gòu)，制備方法參考發(fā)明專利(申請?zhí)?201310258416.9)。正極極片經(jīng)烘烤后，進(jìn)行多次輥壓至極片厚度小于0.15mm，然后進(jìn)行極片沖切，沖切成在右上方有缺口的長方形極片(