[發(fā)明專利]一種磷酸鐵鋰材料正極片的制備方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201210450620.6 | 申請日： | 2012-10-31 |
| 公開（公告）號： | CN102956894A | 公開（公告）日： | 2013-03-06 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 萬水田;蒲薇華;高俊強 | 申請（專利權(quán)）人： | 內(nèi)蒙古三信實業(yè)有限公司 |
| 主分類號： | H01M4/62 | 分類號： | H01M4/62;H01M4/1397;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 暫無信息 | 代理人： | 暫無信息 |
| 地址： | 012000 內(nèi)蒙古自治*** | 國省代碼： | 內(nèi)蒙古;15 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 磷酸 材料 正極 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于鋰離子電池制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磷酸鐵鋰材料正極片的制備方法。
背景技術(shù)
磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)電池是近幾年發(fā)展起來的一種、安全性良好、循環(huán)壽命長、低成本環(huán)境友好的鋰離子電池。已廣泛應(yīng)用于各種備用電源、電動工具及電動自行車電源，正在電動汽車、風(fēng)能、太陽能及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域示范應(yīng)用。
然而，作為目前產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的磷酸鐵鋰電池，除了磷酸鐵鋰材料本征性能對電池電化學(xué)性能的影響之外，電池制備工藝也對電池性能影響很大，尤其是磷酸鐵鋰正極片的制備工藝。為了提高電池的大倍率放電性能和低溫性能，許多研究者致力于磷酸鐵鋰材料制備工藝的研究，期望通過磷酸鐵鋰材料的超細化、納米化及碳包覆等手段來提高磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性，以改善磷酸鐵鋰材料的倍率放電性能和低溫性。這些研究確實取得了一定的成效，但卻出現(xiàn)了新的問題，即材料加工性能下降，極片難以涂布、出現(xiàn)掉粉、壓實密度降低、電池比能量下降等問題。同時，導(dǎo)致電池制造成本增加，從而也嚴重制約了超細及納米級磷酸鐵鋰材料的大規(guī)模生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。因此，必須解決超細及納米磷酸鐵鋰材料的加工性能，尤其是涂布問題。
中國專利200610157460.0通過用堿性溶液處理集流體鋁箔來改善涂布效果；專利200810031763.7通過用堿性溶液處理磷酸鐵鋰材料并在漿料中添加少量堿性物質(zhì)的方法來改性涂布性能；200910213426.4則是將常規(guī)制備磷酸鐵鋰漿料的所有物料在惰性氣氛下烘烤并球磨后再加溶劑制做極片；專利200910311361.7使用改性阿拉伯樹膠作為粘結(jié)劑；201010207504.2采用化學(xué)腐蝕集流體和添加有機導(dǎo)電高分子的方法；201110253249.X采用不同粒度磷酸鐵鋰材料分別制備漿料并分次涂布成兩層結(jié)構(gòu)的極片；201110403724.7采用三維泡沫結(jié)構(gòu)金屬原位制備一體化電極的思路新穎；這些方法在一定程度上改善了磷酸鐵鋰的涂布性能，但有些方法可能不適宜大規(guī)模制備、有些制備工藝復(fù)雜、有些成本較高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在尋找一種既能增加極片粘結(jié)性能、工藝簡單、成本較低的磷酸鐵鋰材料正極片的制備方法。其特征在于該方法按以下步驟進行：
(1)按照磷酸鐵鋰∶導(dǎo)電劑∶粘結(jié)劑的重量比為90∶5∶5稱量和準備磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑材料；其中，所述磷酸鐵鋰材料的粒度范圍為50nm～10μm；使用溶劑分別配置好粘結(jié)劑增強劑溶液和粘結(jié)劑PVDF溶液；
(2)首先將稱量好導(dǎo)電劑干法混合均勻，再加入一定量的溶劑，導(dǎo)電劑與溶劑混合的重量比為1∶2～1∶6，加入已配制好的粘結(jié)劑增強劑溶液，攪拌混合，然后加入磷酸鐵鋰正極材料混合，最后加入已配制好的粘結(jié)劑溶液攪拌混合，并用溶劑調(diào)整到45％～60％的固體含量；
(3)將步驟(2)配制好的漿料在室溫下刮涂在潔凈干燥的鋁箔上；
(4)將步驟(3)涂布好的極片放在真空烘箱中，在一定溫度下烘烤，得到電極片。
其中，導(dǎo)電劑優(yōu)選使用下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：乙炔黑、導(dǎo)電石墨、納米碳管、納米碳纖維、石墨烯、聚吡咯、聚噻吩；粘結(jié)劑優(yōu)選為聚偏氟乙烯(PVDF)；溶劑優(yōu)選為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。
為了進一步提高粘結(jié)性能，還可以在上述步驟2的導(dǎo)電劑干法混合均勻后，加入粘結(jié)性增強劑進行混后，之后再加入溶劑攪拌混合；粘結(jié)性增強劑選自下列物質(zhì)中的一種或多種的混合物：失水山梨醇脂肪酸酯(SPAN)、正硅酸乙酯、正硅酸丁酯、鈦酸正丁酯、聚氧乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯烯腈及丙烯酸甲酯共聚物并優(yōu)選以溶于溶劑中配成的粘結(jié)性增強劑溶液形式加入；粘結(jié)性增強劑的用量優(yōu)選為磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑總重量的0.1～1wt％。
在涂布和烘烤步驟中，優(yōu)選鋁箔的厚度為20μm，涂布厚度為：單面20～150μm(不包括鋁箔厚度)；烘干溫度為80～120℃，烘干時間為6～12小時。
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