鋰二氧化錳電池電極反應(yīng)式

鋰二氧化錳電池是一種典型的有機(jī)電解質(zhì)鋰離子電池，該電池是由日本三洋電機(jī)公司于1975年發(fā)明并研制成功的，隨即被推向市場，該電池的內(nèi)部電極結(jié)構(gòu)可以設(shè)計并制作成碳包式、卷繞式、疊層式，電池外形可以設(shè)計并制作成硬幣形、圓柱形和方形，以滿足不同尺寸和電流用電器的使用要求。與其他鋰離子電池相比，其材料和制造成本相對要低，且安全性很好。所以，它也是當(dāng)今世界應(yīng)用最廣泛的商品鋰離子電池。

鋰二氧化錳電池采用金屬鋰為負(fù)極，適當(dāng)熱處理的電解二氧化錳為正極以及由高氯酸鋰（或三氟甲基磺酸鋰）溶解于碳酸丙烯酯/乙二醇二甲醚等混合溶劑組成的電解質(zhì)。其放電機(jī)理與一般電池的氧化還原機(jī)理有所不同，正極反應(yīng)是一種典型的嵌入式反應(yīng)。電池的化學(xué)反應(yīng)式如下：

如上述反應(yīng)式所示，電池放電時鋰負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，形成鋰離子溶解于電解質(zhì)溶液內(nèi)，并遷移至二氧化錳正極，嵌入到二氧化錳晶格中，并促使二氧化錳中的錳從四價還原至三價。

現(xiàn)以全密封圓柱形卷繞式鋰二氧化錳電池為例，來說明這類電池的基本制造工藝，其制造工藝流程如下。

一、二氧化錳正極的制備

將熱處理過的電解二氧化錳粉與乙炔黑、聚四氟乙烯乳液、異丙醇按一定比例混合并攪拌成膏料，然后把膏料均勻地涂在金屬集流網(wǎng)上進(jìn)行熱處理并碾壓制成電極；還有一種方法是將配制好的正極膏料加熱后置于金屬集流體的兩側(cè)經(jīng)對輥機(jī)滾壓而制成電極。制備好的電極應(yīng)放在空氣濕度小于2010的環(huán)境中。

二、金屬鋰負(fù)極的制備

根據(jù)不同電池型號選擇相應(yīng)厚度和寬度的鋰帶，并將其裁成符合要求的長度，再將極耳冷焊在已裁好的鋰帶上。負(fù)極制備必須在相對濕度小于2%的環(huán)境中進(jìn)行。

三、隔膜的制備

將符合厚度和寬度要求的聚丙烯隔膜干燥后放在濕度小于2%的環(huán)境中備用。通常選用在130~160℃時可以閉合的復(fù)合隔膜。

四、電池芯體的制備

在濕度小于2%的環(huán)境中將兩層比電極稍寬的隔膜包在二氧化錳正極的兩面，以把正極和鋰負(fù)極分開，然后再在卷繞機(jī)上將其卷繞成芯體后放人電池殼內(nèi)。

五、電解質(zhì)溶液的制備

電解質(zhì)溶液配方各廠家有所不同，基本的制備方法是按比例將除水后的高氯酸鋰與提純后的碳酸丙烯酯、乙二醇二甲醚等混合配制而成。電解質(zhì)溶液的制備要求在濕度小于2%的干燥空氣環(huán)境中進(jìn)行。

六、電解質(zhì)溶液的加注和注液口密封焊接

將帶有玻璃絕緣子的上蓋先與裝好電極芯體的殼體焊接好，然后用注液機(jī)將規(guī)定重量的電解質(zhì)溶液從注液孔注入電池內(nèi)，并用鋼球進(jìn)行堵孔焊接。