[发明专利]制造电池阴极混合物的方法

说明书

本发明涉及一种制造电池颗粒阴极混合物的方法。

现有电池的阴极混合物通过使用分批式搅拌制粒机制造。此方法按预定混合物比例混合活性材料、粘结剂和导电材料，通过搅拌叶片来剪切和捏和混合物，然后干燥使混合物形成颗粒。在使用量具把由此制造的粒状阴极混合物再细分成堆后，也就是把阴极混合物装入具有预定体积的量具，然后沿量具上端移动分割杆，从而整平装入的阴极混合物的上表面并除去多余量的装入阴极的混合物后，对由此制造的粒状阴极混合物加压并使其形成球状阴极。近来，随着电池日益应用到如电子计算器和手表的小型装置，对更小或更薄电池的需要变大。为满足此需求，在此电池中的阴极混合物量必须少。因此，要求降低阴极重量的不均匀性。而且，要求阴极混合物具有高的反应效率和在高负载时优良的放电性能。

为满足这些要求，需要晶粒直径在40-500μm范围内，并且通过增加其孔隙率获得大的单位表面积的粒状阴极混合物。然而，通过使用分批式混合制粒机的上述方法制造的阴极混合物的颗粒直径大，并且其粒径也不均匀。因此，此阴极混合在由整平测量的堆的重量方面也很不均匀。而且，由搅拌叶片剪切和捏和获得的阴极混合物颗粒具有低孔隙率。

本发明提供一种阴极混合物，具有小的颗粒直径，小的粒径不均匀性，并且通过具有小的不均匀性的精确整平使重量的精确测量容易。本发明还提供一种阴极混合物，具有高孔隙率并且甚至在高负载时也有优良的放电性能。

在本发明中制造电池阴极混合物方法包括步骤：

提供包含阴极活性材料、粘结剂和导电材料的湿混合物给螺旋轴式制粒器，该制粒器包括：圆柱，圆柱具有在其顶表面有通孔的半球形模；以及在圆柱内设置的挤压螺杆，从而通过转动伸长螺杆从通孔挤压混合物来制造湿混合物颗粒；

制作颗粒成形装置，该装置包括：封闭的圆柱形容器，在圆柱形容器内水平放置并具有向上竖立的柜形侧壁的转盘；以及用于从在容器和转盘之间间隙吹进空气的装置；以及

提供颗粒到旋转的转盘上，并使颗粒形成球状。

半球形模的通孔最好具有0.3mm或更小的直径。

在本发明中制造阴极混合物的另一方法包括步骤：

通过转动装有搅拌叶片的圆柱形部件，瞬时且均匀地捏和两个都成粉末状态的阴极混合物、导电材料，以及粘结剂；以及

使捏和的混合物通过在旋转圆柱形部件和容器之间的间隙，从而通过使用通过时产生的摩擦力连续且即刻地形成颗粒。

根据此方法，球形颗粒比使用分批式捏和制粒机的现有方法制造的颗粒具有更小直径和更小的粒径不均匀性。因此，适用于电池阴极混合物，直径在40-500μm范围内的颗粒能大批量即刻制造。而且，因为用此方法制造的阴极混合物颗粒通过瞬时捏和和粒化而获得，它们比用现有方法制造的阴极混合物颗粒更柔软和更多孔。因此，阴极混合物在电解质的吸收方面极为优越。结果，能获得甚至在高负载时也有优良放电性能的电池。

在圆柱形部件的外侧面和容器的内侧面之间的间隙宽度最好是3.5mm或更小，以便颗粒直径在40-500μm范围内，适用于电池阴极混合物。然而，考虑到圆柱形部件和容器的偏心度以及装置的加工精度，间隔应该最好是1mm或更大。

圆柱形部件的高度对阴极混合物的颗粒直径也发挥重要影响，虽然高度也取决于圆柱形部件的旋转速度，但最好是在30-200mm的范围内。

在本发明制造阴极混合物又一方法中，把含活性材料的粉末态混合物和粘结剂提供给装有搅拌叶片的转盘的上表面。然后混合物在盘上瞬时且均匀地捏和，从而制造颗粒状阴极混合物。盘设置在密封容器内，其中心轴用作转轴，垂直放置。干燥热空气通过在盘的外侧面和容器的内侧面之间的间隙向上流动。提供给转盘的粉末阴极混合物和粘结剂由于搅拌叶片的旋转和热气流而活动，与粘结剂一起搅拌并形成球形颗粒。由整平法能精确地测量由此获得的阴极混合物颗粒，在重量上具有小的不均匀性。另外，根据此方法，由于能省略下面的干燥步骤，阴极混合物颗粒能在短期内获得。

而且，由此方法制造的颗粒会比由现有方法制造的颗粒有更小直径和更小的粒径不均匀性。特别是，能够大批量瞬时地制造直径在40-500范围内、适用于电池阴极混合物的颗粒。而且，根据本方法，阴极混合物颗粒由瞬时捏和和粒化而获得，因此，与现有方法获得的颗粒相比，颗粒更柔软和更多孔，从而有优良的电解质吸收能力。结果，能获得甚至在高负载时也有优良放电性能的电池。

在本发明中制造阴极混合物的又一方法包括步骤：