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锂二氧化锰电池电极反应式_锂二氧化锰电池制造



  锂二氧化锰电池是一种典型的有机电解质锂电池,该电池是由日本三洋电机公司于1975年发明并研制成功的,随即被推向市场,该电池的内部电极结构可以设计并制作成碳包式、卷绕式、叠层式,电池外形可以设计并制作成硬币形、圆柱形和方形,以满足不同尺寸和电流用电器的使用要求。与其他锂电池相比,其材料和制造成本相对要低,且安全性很好。所以,它也是当今世界应用最广泛的商品锂电池。

  锂二氧化锰电池采用金属锂为负极,适当热处理的电解二氧化锰为正极以及由高氯酸锂(或三氟甲基磺酸锂)溶解于碳酸丙烯酯/乙二醇二甲醚等混合溶剂组成的电解质。其放电机理与一般电池的氧化还原机理有所不同,正极反应是一种典型的嵌入式反应。电池的化学反应式如下:

  如上述反应式所示,电池放电时锂负极发生氧化反应,形成锂离子溶解于电解质溶液内,并迁移至二氧化锰正极,嵌入到二氧化锰晶格中,并促使二氧化锰中的锰从四价还原至三价。

  现以全密封圆柱形卷绕式锂二氧化锰电池为例,来说明这类电池的基本制造工艺,其制造工艺流程如下。

  将热处理过的电解二氧化锰粉与乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、异丙醇按一定比例混合并搅拌成膏料,然后把膏料均匀地涂在金属集流网上进行热处理并碾压制成电极;还有一种方法是将配制好的正极膏料加热后置于金属集流体的两侧经对辊机滚压而制成电极。制备好的电极应放在空气湿度小于2010的环境中。

  根据不同电池型号选择相应厚度和宽度的锂带,并将其裁成符合要求的长度,再将极耳冷焊在已裁好的锂带上。负极制备必须在相对湿度小于2%的环境中进行。

  将符合厚度和宽度要求的聚丙烯隔膜干燥后放在湿度小于2%的环境中备用。通常选用在130 ~160℃时可以闭合的复合隔膜。

  在湿度小于2%的环境中将两层比电极稍宽的隔膜包在二氧化锰正极的两面,以把正极和锂负极分开,然后再在卷绕机上将其卷绕成芯体后放人电池壳内。

  电解质溶液配方各厂家有所不同,基本的制备方法是按比例将除水后的高氯酸锂与提纯后的碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚等混合配制而成。电解质溶液的制备要求在湿度小于2%的干燥空气环境中进行。

  将带有玻璃绝缘子的上盖先与装好电极芯体的壳体焊接好,然后用注液机将规定重量的电解质溶液从注液孔注入电池内,并用钢球进行堵孔焊接。