[發(fā)明專利]可快充的超高倍率磷酸鐵鋰聚合物鋰離子電池及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910306365.6
• 申請(qǐng)日: 2009-08-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101651236A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓改格;金明鋼;徐根財(cái);陳剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州萬(wàn)馬高能量電池有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/40
• 分類號(hào): H01M10/40;H01M4/02;H01M4/62;H01M10/38;H01M4/04
• 代理公司: 杭州天欣專利事務(wù)所
• 代理人: 陳 紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及制備方法，尤其涉及一種可快充的超高倍率磷酸鐵鋰聚合物鋰離子電池及制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)今廣泛應(yīng)用于電動(dòng)工具、汽車啟動(dòng)電源等高倍率動(dòng)力型產(chǎn)品領(lǐng)域的電池仍是以鎳鎘、鎳氫電池和鉛酸電池為主。鎳鎘、鎳氫電池都存在記憶效應(yīng)，必需進(jìn)行定期的放電管理，一旦操作不當(dāng)即會(huì)影響電池的使用性能，因此，煩瑣的放電管理程序在鎳鎘、鎳氫電池的使用過(guò)程中是無(wú)法避免的，這就增加了電池使用過(guò)程中的工作量。而鎳鎘電池和鉛酸電池從原材料、生產(chǎn)過(guò)程到廢品回收等都是重污染的過(guò)程，不僅污染周邊的生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也對(duì)人體的健康造成了嚴(yán)重的傷害，而且這類電池的使用壽命短，所需的充電時(shí)間長(zhǎng)，在使用中存在諸多不便。

鋰離子電池以高能量密度、高電壓平臺(tái)、長(zhǎng)壽命、無(wú)記憶效益及環(huán)保無(wú)污染等性能優(yōu)勢(shì)而成為電動(dòng)工具、汽車啟動(dòng)電源等高倍率動(dòng)力型電池應(yīng)用領(lǐng)域的又一絕佳選擇?，F(xiàn)有的鋰離子電池的正極材料主要由鈷酸鋰制造而成，由于鈷酸鋰電池的安全性能較差，且在進(jìn)行大電流放電時(shí)電池的溫度較高，而鈷酸鋰本身的高溫性能差，導(dǎo)致鈷酸鋰電池長(zhǎng)期進(jìn)行大電流放電循環(huán)會(huì)大大縮短其使用壽命，故鈷酸鋰電池不適宜應(yīng)用在電動(dòng)工具、汽車啟動(dòng)電源等高倍率大功率動(dòng)力型電池產(chǎn)品領(lǐng)域中。

當(dāng)然，使用磷酸鐵鋰材料來(lái)制造電極片就能夠消除鈷酸鋰電池的安全隱患，但因磷酸鐵鋰自身材料的特性，使得磷酸鐵鋰材料的加工性能差，容易出現(xiàn)脫粉和掉料，目前為了改善磷酸鐵鋰材料的加工性能，通常要對(duì)磷酸鐵鋰材料進(jìn)行改性處理，再在磷酸鐵鋰材料中添加較多的粘結(jié)劑來(lái)制作極片。但是，上述方法會(huì)影響制造而成的磷酸鐵鋰電極片的高導(dǎo)電性，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池不能實(shí)現(xiàn)高倍率放電和大電流快速充電的功能。目前為了兼顧材料的加工性能，現(xiàn)有的磷酸鐵鋰電池僅可20C以下倍率放電，且不具備快速充電的功能，所需的充電時(shí)間長(zhǎng)，不能滿足電動(dòng)工具、汽車啟動(dòng)電源等要求電池30C超高倍率大電流持續(xù)放電的高倍率動(dòng)力型產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用要求。

目前也有一些相對(duì)較為新型的制造用作電池正極材料的磷酸鐵鋰的方法，如申請(qǐng)日為2008年01月27日，公開(kāi)號(hào)為101494288的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種鋰離子二次電池正極材料磷酸鐵鋰的制備方法，使用該專利中的磷酸鐵鋰制造而成的電池具有大電流放電的功能，但是該專利中的鋰源化合物、二價(jià)鐵源化合物、磷源化合物和有機(jī)小分子碳源添加劑在燒結(jié)的時(shí)候所需的溫度較高，在300-500℃之間，燒結(jié)所耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，需要5-15小時(shí)；燒結(jié)前驅(qū)體和有機(jī)高分子聚合物碳源添加劑混合后進(jìn)行燒結(jié)的溫度也要在600-800℃之間，所需時(shí)間要5-20小時(shí)。由此使得該專利所需耗費(fèi)的能源較多，提高了生產(chǎn)成本，降低了生產(chǎn)效率。

又如申請(qǐng)日為2008年01月11日，公開(kāi)號(hào)為101483261的中國(guó)專利中，公開(kāi)了一種高功率磷酸鐵鋰電池及其制造方法，該專利中采用亞微米級(jí)的磷酸鐵鋰粉末作為正極漿料中的活性材料，這就使得對(duì)磷酸鐵鋰的要求較高，大大提高了生產(chǎn)成本，而且僅靠亞微米級(jí)的磷酸鐵鋰粉末作為正極漿料中的活性材料無(wú)法達(dá)到電池可快速充電和超高倍率的功能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，可快充的超高倍率磷酸鐵鋰聚合物鋰離子電池及制備方法。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：該可快充的超高倍率磷酸鐵鋰聚合物鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、隔離膜和鋁塑復(fù)合膜，所述隔離膜位于正極片和負(fù)極片之間，所述鋁塑復(fù)合膜包裹在正極片、負(fù)極片和隔離膜的外周，其特點(diǎn)在于：所述正極片由正極集流體和正極漿料制造而成，所述正極漿料包括重量配比為88％～93％的磷酸鐵鋰、0.2％～2.5％的導(dǎo)電石墨、1％～5％的納米碳纖維、0.1％～0.4％的分散劑和3.8％～6％的聚偏氟乙烯，其中分散劑為非離子型表面活性劑，所述漿料的固含量為46％～52％，該漿料均勻的分布在正極集流體的上下表面，且該漿料的面密度在15～20mg/cm²之間。

本發(fā)明所述正極漿料中還包括重量配比在2％以下的乙炔黑。

本發(fā)明所述分散劑為甲基丙烯酸甲酯高聚物。

本發(fā)明所述聚偏氟乙烯的分子量在130萬(wàn)以上。

本發(fā)明所述電池的結(jié)構(gòu)為方形或者圓柱形。

本發(fā)明制備該可快充的超高倍率磷酸鐵鋰聚合物鋰離子電池的方法包括正極片制備工序，其特點(diǎn)在于：所述正極片制備工序中，