圆柱型卷绕式锂-二硫化铁电池正极极片的制造方法 【技术领域】
本发明属于电池技术领域，特别涉及一种其正极活性物质为二硫化铁的圆柱型卷绕式锂电池正极极片的制备方法。
背景技术
锂电池是二十世纪五十年代末首先由美国研究开发的全新一代的电池。日本于1973年最早开发了锂一氟化碳电池，至今已有三十多年的历史。日本民用锂电池至1975年投入批量生产。而我国也在二十世纪八十年代就实现了Li/MnO2扣式电池的生产。
张习清、沈永佩、沈松健首先在《锂锰扣式电池用聚乙烯的改性》(《电池》1994年第3期)提到用不同强加剂与高密度聚乙烯共混，以提高扣式电他的防漏性能。
张茂清在《扣式锂锰电池正极片自动成型机的设计》(《电池》1995年第2期)一文中设计了正极片的成型机。
柳瑞华、桂长清在《扣式锂锰电池寿命快速检测》(《电池》1996年第4期)根据lnt＝A-1.15lni，先采用大电流，然后用额定小电流条件放电，以快速检测电池寿命。
近年来锂-聚氟化碳电池、锂-亚硫酰氯电池、锂二氧化硫电池、锂-氧化铜电池、锂-碘电池相继工艺成熟。
苏州电池厂的的裘妙云、黄锦文在《锂电池讲座》(《电池》1992年第2-5期)一文中对锂-聚氟化碳电池、锂-亚硫酰氯电池、锂二氧化硫电池的工艺做了叙述。
复旦大学化学系的李诚芳、吴浩青及长江电源厂的沃柳对锂-氧化铜电池的放电机理、及电池的制备工艺进行的研究。
复旦大学化学系的李诚芳王建明对锂-氧化铜电池中粘结剂的影响进行了研究。
锂-二硫化铁电池具有使用寿命比其它类型电池长，而且尤其适合于大电流放电的优点。其高、低温性能优良，工作电压高平稳、放电曲线平滑，耐渗漏性优良，搁置性能好，重量轻，无添加的汞、镉或铅。
复旦大学地李民，江志裕在《扣式Li/FeS和Li/FeS2电池的研制》(《电池》1989年第1期)一文中，对扣式锂-二硫化铁电池进行了研究。但是在圆柱型卷绕式锂-二硫化铁电池却没有涉及。
本发明就是对圆柱型卷绕式锂-二硫化铁电池正极极片的制备而提出的。
圆柱型卷绕式锂-二硫化铁电池，其结构是由电池壳、电极、隔膜、电解液、密封材料组成；其电池的极组内部为三层，一层为正极片，一层为负极片，中间层为隔膜；将此极组插入镀镍的钢壳中，极组的负极极耳与电池壳底部接触，正极片可以通过正极极耳与电池盖相接触；在上盖与壳体之间套入绝缘的高分子材料的密封圈，封口后形成单体电池。
【发明内容】
选用200～300目的天然黄铁矿，在300～400℃高温环境中通入氮气、氩气等惰性气体作为保护气体，热处理时间为7～10小时，然后在保护气体通入下冷却至室温。
乙炔黑压缩方法是将市售的乙炔黑(其视比容积约为11～16ml/g。)与工业酒精按1∶1的比例混合均匀，然后在滚压机上压制成片，过60目的机械振动筛，视比容积达到4～6ml/g。
采用的粘结剂可以为聚四氟乙烯乳液，浓度40％～80％。
正极材料中添加了适当的添加剂，一般从下述金属中选择，它们包括铌、钴、镉、钼、锡、铅、锂、钠、钾、镁、铝、钙、锌、锆和钛等及铜的氧化物。其目的主要是避免电池开始放电出现的高电压现象以及有效地减少了锂电池放电后电池膨胀的现象。
铝网厚度为0.30～0.45mm，网孔为菱形，孔径尺寸：(1.2～2.0)×(2.0～2.5)mm。
正极片的制备方法有如下二种：
1)挂浆法：将热处理后的黄铁矿、压缩乙炔黑、石墨、添加剂充分混合后，形成混合均匀的合粉，将此合粉倒入搅拌机中，搅拌机间壁的加热可以采用蒸汽加热或水浴加热或电加热，加热温度可以控制在40～90℃，依次加入去离子水和工业酒精，搅拌20～70分钟，然后加入聚四氟乙烯乳液快速搅拌成膏2。将和好的膏涂在铝网1上，经对辊机3加压成片状，再经180～200℃隧道炉烘干或其他方法烘干。然后在滚压机上反复碾压成一定厚度的粉片4，其厚度可以控制在0.3～0.55毫米，较佳厚度控制在0.4-0.45为宜。
其方法见附图1所示意。
2)轧膜法：将热处理后的黄铁矿、压缩乙炔黑、石墨、添加剂充分混合后加工业酒精、聚四氟乙烯乳液后使聚四氟乙烯乳液分散均匀，然后加去离子水搅拌成膏。成膏后在带加热装置6的对辊机上辊压成膜5，膜厚0.2～0.3mm。将膜5放入100～180℃高温烘箱中烘烤6～12小时，去除水份。再将膜5和铝网1在滚压机3上反复碾压成均匀致密的正极粉片4，其厚度可以控制在0.3～0.55毫米，较佳厚度控制在0.4-0.45为宜。其方法见附图2所示意。
将碾压后的正极粉片裁切成一定尺寸的正极片，经过常压鼓风加热干燥，真空加热干燥。可以得到用于卷绕的正极片了。
本发明采用天然黄铁矿(二硫化铁)作为正极活性材料，提供了一种成本低廉、生产工艺简单、电性能优良、容量高的圆柱型卷绕式锂-二硫化铁电池正极片的制造方法。
【附图说明】
图1是本发明的正极片挂网法的工艺示意图；
图2是本发明的正极片轧膜法的工艺示意图；
图3是圆柱型卷绕式电池的正极极片示意图；
图4是图3的侧视图；
图5是AA型电池的放电特性曲线，电池的放电制度：恒流200mA，截止电压为1.0V；
图6是AA型电池搁置1年后的放电曲线，电池的放电制度：恒流200mA，截止电压为1.0V。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
本实施例中的锂-二硫化铁电池的正极活性物质为天然黄铁矿，经过破碎、筛分后使其粒度约为200目，将其在350℃的高温烘箱中通氮气烘烤10小时，然后在氮气保护下自然冷却至50℃以下。将市售的乙炔黑(其视比容积约为11～16ml/g。)与工业酒精按1∶1的比例混合后，在对辊机上碾压制成片，然后过60目的机械振动筛，视比容积达到4ml/g左右。将上述处理过的黄铁矿、乙炔黑、石墨和添加剂在球磨机中球磨3小时，形成混合均匀的合粉。在此合粉中倒入浓度为37％工业酒精、浓度为60％聚四氟乙烯乳液后搅拌20min使聚四氟乙烯乳液分散均匀，然后加去离子水搅拌成膏。成膏后在带加热装置的对辊机上辊压成膜，膜厚0.2mm。将此膜放入180℃高温烘箱中烘烤10小时，去除水份。再将膜和清洗过的斜拉铝网在滚压机上滚压在一起，反复碾压成均匀致密的正极粉片，其厚度为0.3mm。用裁刀将正极膜裁成145mm(长)×41mm(宽)的极片，将卷好的极片点焊正极极耳，如附图3、4所示，其中7是长极耳，8是短极耳，9为正极片，10是高温胶纸，11是透明胶带。
如AA型电池的尺寸是(145～165)×(41～42)mm，将点焊上正极极耳后裁好的正极片进行干燥处理，首先进行常压鼓风干燥，即将正极片平铺在不锈钢盘中放入200～220℃的普通烘箱，干燥24小时；随后进行真空干燥，即将正极片平铺在不锈钢盘中放入0.1MPa的真空箱，干燥温度为180℃，干燥时间为24小时后，切断抽真空系统，同时通入相对湿度为0.1～3％的干空气，当气压达到室压后，取出立即进行卷绕。
将此极片经过卷绕等工序制成AA型电池。刚做好电池要进行老化。
将用如上流程制作的AA型锂电池进行放电实验：以200mA放电至1.0V。放电曲线图如图4所示，其放电平台为1.40V以上，容量在3200mAh以上。
将用上法制作的AA型锂电池搁置一年后做放电实验：以200mA放电至1.0V。放电曲线图如图5所示，其放电平台在1.40V左右，容量在3200mAh左右，自放电率为1％/年。