[發明專利]磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法

有效

• 申請號: 201210181938.9
• 申請日: 2012-06-05
• 公開（公告）號: CN102709557A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 彭星橋
• 申請（專利權）人: 無錫合志科技有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;C01B25/45
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所 32104
• 代理人: 曹祖良

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池正極漿料的制備方法，尤其是一種磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法，屬于鋰離子電池的技術領域。

背景技術

磷酸鐵鋰作為一種自發明起就受到廣泛關注的鋰離子電池正極材料，與其他鋰離子電池正極材料相比，有更高的能量密度、更優秀的高溫性能和更好的安全性能，但是其本身的缺陷也不可忽視，主要存在以下問題：

（1）??????磷酸鐵鋰作為鋰離子電池正極材料，低溫性能較差；在零下20攝氏度左右時，磷酸鐵鋰的離子導電能力明顯降低，對于電池來講，就是在該溫度左右容量顯著下降；一般廠家做的磷酸鐵鋰電池在零下20攝氏度左右只能保持50%左右的容量，而溫度越低，相應的容量就越低；這在很大程度上限制了磷酸鐵鋰鋰離子電池在一些地區，尤其是冬天溫度偏低的北方地區的生產和使用；

（2）??????磷酸鐵鋰的離子導電能力較差，在制作磷酸鐵鋰鋰離子電池的過程中，一般都需要加入導電劑來增加磷酸鐵鋰的導電性；導電劑可以在正極漿料的打漿過程中放入，也可以單獨在磷酸鐵鋰的處理過程中放入，這樣的導電劑一般是炭黑、石墨、碳納米管、石墨烯等；導電劑的加入會直接影響到電池的性能，如果添加的導電劑不充分或分散的不均勻，電池的充放電性能就會下降，而如果添加的導電劑過多了，相應的磷酸鐵鋰所占的比例就小了，電池的容量就會減小，所以導電劑的添加方式以及數量對電池是很重要的。

機械研磨是工業中常常采用的一種加工手段，用研磨可以達到減小粒子粒徑、均勻粒子大小、增加粒子表面積、加速粒子間的融合等等效果。球磨是機械研磨中最普通的一種研磨方式之一，一般是在一個固定的圓柱形或圓錐形容器中，將粉末以干或濕的方式加入，用質地較為堅硬的研磨球來研磨粉末，以達到減小粒子粒徑等目的。球磨的時候可以采用大小不一的球來增加粉末和研磨球之間的接觸，使用不同的研磨球也會對球磨的結果產生不同的影響。短時間的球磨一般用于增加混料的均勻度，長時間的球磨的影響就復雜的多，甚至可以對粒子表面的形貌產生根本上的影響。若長時間的用陶瓷球球磨磷酸鐵鋰和炭黑，將同時改變磷酸鐵鋰和炭黑的表面形貌，使得兩者的表面產生應力，表面能明顯增加，從而增加表面活性，促進兩者更好的融合。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法，該制備方法簡單明了、易于實施、成功率高、可復制性好，在不影響電池容量的條件下可提高電池的充放電性能。

按照本發明提供的技術方案，所述磷酸鐵鋰電池正極漿料的制備方法，包括以下工藝步驟：

（1）球磨桶和球磨球的選用：選擇以氧化鋁或者PTFE作為內壁的球磨桶，選擇陶瓷材料制成的研磨球；球磨桶內的裝球量為球磨桶體積的30%～35%；

（2）球磨桶內加入磷酸鐵鋰和導電劑進行干法球磨，球磨球與磷酸鐵鋰和導電劑的質量比為2:1～1.1，球磨機轉速為300～350轉/分鐘，球磨時間為10～12小時，球磨后得到粉料；向粉料中加入溶劑和增稠劑進行攪拌，所述磷酸鐵鋰:導電劑:增稠劑的質量比為89.5:4.5～6:4.5～6，溶劑的加入量根據總物料的固含量確定，保證總物料的固含量為37%～45%，攪拌時間為2～3小時，攪拌速度為300～350轉/分鐘，攪拌后即得到所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料。

在一個具體實施方式中，所述步驟（2）的操作也可以采用濕法球磨操作代替：球磨桶內加入磷酸鐵鋰和導電劑，球磨球與磷酸鐵鋰和導電劑的質量比為2:1～1.1，再加入水使球磨桶內的裝料量為球磨桶體積的60%～65%，進行濕法球磨，球磨速度為300～350轉/分鐘，球磨時間為10～12小時，球磨后得到漿料；將漿料靜置10～12小時后取出上清液，將下層漿料干燥成粉料，干燥溫度為70～90℃，干燥時間為10～12小時；將粉料在研磨缽中研磨成粉末；向研磨得到的粉末中加入溶劑和增稠劑進行攪拌，所述磷酸鐵鋰:導電劑:增稠劑的質量比為89.5:4.5～6:4.5～6，溶劑的加入量根據總物料的固含量確定，保證總物料的固含量為37%～45%，攪拌速度為300～350轉/分鐘，攪拌時間為2～3小時，即得到所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料。

在一個具體實施方式中，所述研磨球采用二氧化硅、氧化鎂、氧化鋁或者氧化鋯制成。

在一個具體實施方式中，所述導電劑為導電炭黑、石墨烯或氟化石墨。

在一個具體實施方式中，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

在一個具體實施方式中，所述增稠劑為聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。