[發明專利]磷酸亞鐵鋰基聚合物鋰離子電池及其制造方法

無效

• 申請號: 200810043393.9
• 申請日: 2008-05-22
• 公開（公告）號: CN101281987A
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發明（設計）人: 馬尚德;高蕾;黃睿;侯敏;張小聰;王路;張華;童一波
• 申請（專利權）人: 上海南都能源科技有限公司;浙江南都電源動力股份有限公司
• 主分類號: H01M10/40
• 分類號: H01M10/40;H01M10/38;H01M4/58;H01M4/48
• 代理公司: 上海浦東良風專利代理有限責任公司
• 代理人: 陳志良

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池，特別是公開一種新型高功率長壽命磷酸亞鐵鋰基聚合物鋰離子電池的制造方法及電池組的配組方法，本發明電池能為電子產品、中小型便攜式設備及電動自行車、電動摩托車和電動汽車等交通工具提供動力驅動源。

背景技術

鋰離子電池由于其工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、綠色環保等特點，自1991年商品化以來，發展十分迅速，已經廣泛應用于信息、能源、交通、軍事、太空等領域。

進入21世紀，能源匱乏和環境污染的問題再次引起全球廣泛關注，石油資源不斷減少、環境污染日益突出等導致電動摩托車、電動汽車等純電動交通工具的出現和發展，并預示著廣闊的發展空間。而傳統的鋰離子電池正極材料已不能滿足現代社會對電池安全性、使用壽命和價格等綜合因素更為嚴格的要求。1997年，Padhi等發現的橄欖石型LiFePO₄等不僅兼顧了現有正極材料，如：Layered?LiCoO₂、Layered?Li(NiCoMn)₁O₂、Spinel?LiMn₂O₄的優點，而且無毒、對環境友好、原材料來源豐富、比容量高、特別是其熱穩定性好、安全性能優越、循環性能突出，被認為是最具發展潛力的鋰離子電池正極材料。

雖然橄欖石型磷酸亞鐵鋰具有較多突出的優點，但是目前該材料還存在以下不足：導電性差，振實密度低，與集流體的粘結力差等。雖然曾有專利200610026342.6和200610122368.0以液態鋰離子電池為對象采用水溶性體系制作正極漿料，但是水溶性體系中漿料顆粒間極容易團聚，造成單顆電池的均一性極差，因而嚴重影響了電池組的壽命。目前，中、高倍率(10～20C)的電池及電池組仍處于研發中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型高功率長壽命磷酸亞鐵鋰基聚合物鋰離子電池及其制造方法，以及由該電池組成的電池組的配組方法。主要解決目前傳統正極材料，如層狀LiCoO₂、Li(NiCoMn)₁O₂和尖晶石型LiMn₂O₄，在安全、倍率和循環性能方面不能兼得的問題。

本發明是這樣實現的：一種磷酸亞鐵鋰基聚合物鋰離子電池的制造方法，包括如下步驟：電池正、負極片活性物質選料；正、負極漿料的制備和正、負極片涂布；極片輥壓，分切，沖裁，疊片或卷繞；鋁塑膜封裝，注液，化成，抽真空封邊，分容；配組，組裝，其特征在于：正極片活性物質材料選用以下材料中的一種或多種，但必須包括橄欖石型磷酸亞鐵鋰或其改性物：橄欖石型磷酸亞鐵鋰(也稱磷酸鐵鋰)及其改性物(LiFe_1-xM_xPO₄，其中M為Mn、Cr和Cu中的一種、0＜x≤0.1；Li_1-yN_yFePO₄，其中N為Mg、Al、Ti和Nb中的一種、0＜y≤0.1；碳包覆橄欖石型磷酸亞鐵鋰)、鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰中的一種或幾種。正極漿料的質量百分配比：正極片活性物質80～95％，導電劑1～10％，粘結劑1～11％。

所述的正極漿料中導電劑在納米銀、鱗片石墨、導電炭黑和碳納米管中選擇一種或多種。

所述的正極漿料中的粘結劑為分子量大于400,000的聚偏二氟乙烯。

所述正極漿料的制作方法：首先將高分子量的聚偏二氟乙烯(PVdF)溶解于NMP配成3～10％的有機溶液，攪拌0.5～2h，然后將導電劑和球磨后的正極活性物質加入到有機溶液中，高速攪拌分散0.5～2h，再低速攪拌分散0.5～1h。

負極片活性物質材料在中間相炭微球、人工石墨、天然石墨、改性石墨中選擇一種或幾種。負極漿料的質量百分配比：負極片活性物質80～95％，導電劑1～10％，粘結劑1～11％。所述的負極漿料的導電劑在納米銀、鱗片石墨、導電炭黑和碳納米管中選擇一種或多種。所述的負極漿料的粘結劑為聚偏二氟乙烯或丁苯橡膠、羥甲基纖維素鈉和丙烯酸類多元共聚物中的一種或多種。

所述負極漿料的制作方法一：首先將PVdF溶解于NMP配成4～15％的有機溶液，攪拌0.5～2h，然后將導電劑和負極活性物質加入到有機溶液中，高速攪拌分散0.5～2h，再低速攪拌分散0.5～1h。