[發明專利]一種鋰-二硫化鈷一次電池及制備方法

在審

• 申請號: 202010930240.7
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112002872A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 朱明;胡華榮;史佳超;湯勝;季柳燕;王士瑞;鄭俠;于金玉;張鴻
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H01M4/06
• 分類號: H01M4/06;H01M4/58;H01M4/62;H01M6/16
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 賈慧琴;包姝晴

本發明公開了一種鋰?二硫化鈷一次電池及制備方法，所述的鋰?二硫化鈷一次電池的正極包括：正極活性材料，所述的正極活性材料為二硫化鈷，質量百分含量為90％?95％；導電劑，所述的導電劑為超級導電碳黑、乙炔黑、高導電石墨、石墨烯、碳納米管和氣相生長碳纖維中的至少兩種，質量百分含量為3％?5％；粘合劑，所述的粘合劑為聚偏氟乙烯，質量百分含量為2％?5％。本發明公開的一種鋰?二硫化鈷一次電池，在提升一次電池比能量的同時，提高電池的倍率性能。

技術領域

本發明涉及鋰一次電池技術領域，具體涉及一種鋰-二硫化鈷一次電池及制備方法。

背景技術

一次電池是指在使用后不能通過充電反復使用的電池，包括人們熟悉的碳性鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋰錳電池、鋅空電池、鋅銀電池和鋰亞硫酰氯電池等，標稱電壓從1.4V到3.6V再到9V。日常生活中接觸較多的是碳性鋅錳和堿性鋅錳電池，其電壓以1.5V較多。目前，鋰-二硫化鐵一次電池由于其具有比能量大、容量高、儲存時間長等優點，逐漸成為替代市場上廣泛使用的堿性鋅錳電池和碳性鋅錳電池的首選。鋰-二硫化鐵電池是以二硫化鐵為正極活性物質，Li為負極活性物質的鋰一次電池，工作標稱電壓為1.5V。

但是二硫化鐵的電阻率較高，使得鋰-二硫化鐵電池大倍率放電性能不佳。Li-Fe-S固溶體顆粒內部和表層的不同氧化態離子可以轉化或遷移，這會造成開路電壓回升超過《IEC60086-1:2011Primary batteries-Part 1:General》標準中規定的最高開路電壓1.83V。

發明內容

本發明的目的是解決鋰-二硫化鐵電池中存在的大倍率放電性能不佳、開路電壓高等缺陷，提供一種鋰-二硫化鈷一次電池及制備方法，能夠在提升一次電池比能量的同時，提高電池的倍率性能、高低溫性能以及儲存壽命。

為了達到上述目的，本發明提供了一種鋰-二硫化鈷一次電池，所述的鋰-二硫化鈷一次電池的正極包括：

正極活性材料，所述的正極活性材料為二硫化鈷；

導電劑，所述的導電劑為超級導電碳黑、乙炔黑、高導電石墨、石墨烯、碳納米管和氣相生長碳纖維中的至少兩種；

粘合劑，所述的粘合劑為聚偏氟乙烯。

優選地，所述二硫化鈷的質量百分含量為90％-95％，所述導電劑的質量百分含量為3％-5％，所述粘合劑的質量百分含量為2％-5％。

優選地，所述二硫化鈷的尺寸小于20μm。

優選地，所述的鋰-二硫化鈷一次電池的電解液為有機鋰離子電解液，包括：

鋰鹽，所述的鋰鹽為雙三氟甲烷磺酸亞胺鋰、碘化鋰、四氟硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰和高氯酸鋰中的至少一種；

溶劑，所述的溶劑為1，3-二氧戊環、乙二醇二甲醚、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、乙酸乙酯和四氫呋喃中的至少兩種；

優選地，所述的鋰鹽在溶劑中的體積摩爾濃度為0.5-1mol/L。

本發明還提供了一種鋰-二硫化鈷一次電池的制備方法，包括：

步驟1，正極片制備：將聚偏氟乙烯添加到氮甲基吡咯烷酮溶劑中，攪拌8-24h后形成聚偏氟乙烯均勻溶液，再依次加入二硫化鈷和導電劑，攪拌6-12h后形成正極漿料，最后將所得的正極漿料均勻涂覆在導電集流體上，經過烘干、輥壓和分切得到正極片；

步驟2，將步驟1制得的正極片點焊極耳，再將金屬鋰或鋰合金負極片與所述的極耳壓制在一起，然后將帶有極耳的正極片、負極片和隔膜卷繞成電芯；

步驟3，將電芯裝入電池殼內，注入電解液，封口，得到所述鋰-二硫化鈷一次電池。