[發(fā)明專利]磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料

無效

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• 申請(qǐng)日: 2012-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN102903928A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程傳捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 雙登集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M4/62
• 分類號(hào): H01M4/62;H01M4/58
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

???本發(fā)明涉及一種磷酸鐵鋰電池，具體講涉及磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料。

背景技術(shù)

鋰離子電池以其單體工作電壓高、高比能量密度、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無記憶效應(yīng)、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，快速在移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、個(gè)人電腦、MP3等電子通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而正極材料使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）所制作的鋰離子電池，以其材料穩(wěn)定性好、安全性能好、成本低、循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，更適合制作成大容量的動(dòng)力電池，以用在電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域，解決人類二十一世紀(jì)所面臨的巨大的環(huán)境污染和自然資源逐漸枯竭的壓力。

但目前由于磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料制作過程、工藝等原因，導(dǎo)致磷酸鐵鋰（LiFePO4）材料的一致性難以控制，且材料中會(huì)含有微量的單質(zhì)鐵（Fe）或是氧化生成的三價(jià)鐵（Fe3+），單質(zhì)鐵（Fe）或是三價(jià)鐵（Fe3+）的存在對(duì)磷酸鐵鋰電池的性能的影響都是致命的，尤其是在高溫條件下進(jìn)行充放電循環(huán)時(shí)，由于單質(zhì)鐵（Fe）或是三價(jià)鐵（Fe3+）的存在，導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池正負(fù)極材料性能快速衰減，電池容量也快速衰減。目前常規(guī)的磷酸鐵鋰電池制造時(shí)，在磷酸鐵鋰電池正負(fù)極材料中僅有磷酸鐵鋰正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑。正負(fù)極材料中單質(zhì)鐵或三價(jià)鐵無法降低，雖然磷酸鐵鋰單體電池的常溫循環(huán)壽命可以達(dá)到2000次以上，但當(dāng)由很多電池組成系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)中每只單體電池所處的環(huán)境溫度的差異，個(gè)別電池容量快速衰減，特別是用于電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域時(shí)，由于系統(tǒng)龐大，系統(tǒng)內(nèi)熱量分布不均，局部溫度過高，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的循環(huán)壽命大打折扣。

因此，改善磷酸鐵鋰電池在高溫條件下的充放電循環(huán)性能，對(duì)在電動(dòng)車和儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用的大容量磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)整體壽命的改善有著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有磷酸鐵鋰電池的不足之處，提供一種能夠提高磷酸鐵鋰電池在高溫條件下充放電循環(huán)壽命的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料，包括正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑。改進(jìn)之處是該正負(fù)極涂料中添加磷酸鹽MPO4和/或偏磷酸鹽MPO3的正負(fù)極添加劑，式中M為Na和/或K，所述正負(fù)極添加劑占正負(fù)極涂料總量的重量百分比為0.01%～2.5%。

所述正負(fù)極添加劑的粒徑為0.01～20μm。

本發(fā)明的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料，其正極活性物質(zhì)為磷酸鐵鋰（LiFePO4），負(fù)極活性物質(zhì)為天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、錫基氧化物、硅基合金、鈦的氧化物中的一種或一種以上。所采用的導(dǎo)電劑為乙炔黑、碳納米管、碳纖維、石墨烯、導(dǎo)電碳黑中的一種或一種以上。所采用的粘結(jié)劑為聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯（PTFE）、羧甲基纖維素鈉（CMC）、苯乙烯與丁二烯的共聚物（SBR）、丙烯腈多元共聚物（LA系列）、丙烯腈與丁二烯的共聚物（NBR）中的一種或一種以上。

本發(fā)明涉及的磷酸鐵鋰電池，是由所述的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極添加劑正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料涂敷在相應(yīng)的集流體上經(jīng)烘干制成的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極再與隔膜、電解液和電池殼體經(jīng)封裝、化成制成。

本發(fā)明在磷酸鐵鋰電池正負(fù)極涂料中加入作為添加劑的磷酸鹽、偏磷酸鹽的一種或一種以上，并且添加劑的添加量和粒徑有合理的限定，可以有效降低單質(zhì)鐵（Fe）或是三價(jià)鐵（Fe3+）的存在對(duì)磷酸鐵鋰電池的性能的影響，從而可以大幅度提高磷酸鐵鋰電池在高溫條件下的充放電循環(huán)壽命。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一種磷酸鐵鋰電池正負(fù)極添加劑、正負(fù)極和磷酸鐵鋰電池。

所述的磷酸鐵鋰電池是由所述的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極添加劑、所述的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極活性物質(zhì)、所述的導(dǎo)電劑和所述的粘結(jié)劑組成的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極材料涂敷在相應(yīng)的集流體上經(jīng)烘干制成的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極、隔膜、電解液和電池殼體經(jīng)封裝、化成制成。所述的磷酸鐵鋰正負(fù)極添加劑占磷酸鐵鋰電池正負(fù)極材料總重量的0.01%～2.5%，所述的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極添加劑含量小于0.01%，則不能達(dá)到本發(fā)明的目的，若高于2.5%，則會(huì)降低磷酸鐵鋰電池的容量。所述的磷酸鐵鋰電池正負(fù)極添加劑為粒徑為0.01μm～20μm的磷酸鹽（MPO4，M為金屬離子）或偏磷酸鹽（MPO3，?M為金屬離子）的一種或一種以上。

下面通過應(yīng)用實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明。