[發明專利]一種大功率高倍率磷酸鐵鋰電池的制備方法

無效

• 申請號: 201310222665.2
• 申請日: 2013-06-05
• 公開（公告）號: CN103296312A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 徐建平;蔣美娣;徐勇
• 申請（專利權）人: 宜興奕潤新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M4/58;H01M4/62
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種大功率高倍率磷酸鐵鋰電池的制備方法。

背景技術

在目前環境污染嚴重和能源緊張的情況下，發展新材料、開發可再生能源技術成為21世紀人類要解決的重大課題之一。而作為能量儲存和轉化裝置的化學電源是有效利用能源的重要手段，目前，鋰離子電池、燃料電池是化學電源領域的研究熱點，尤其是作為動力電池對環境保護和社會發展具有重要的意義。特別是鋰離子電池因其具有工作電壓高、能顯密度大、自放電率低、環境友好等優點而受到世界各國的廣泛關注。

對于鋰離子電池，目前市場上應用較多的有鈷酸鋰電池、三元材料電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池。其中，磷酸鐵鋰電池無論從電化學性能，包括可逆容量、穩定性、安全性、循環性和大電流放電能力，還是原材料的價格來看，都優于其他類電池。尤其是循環性能，能量型磷酸鐵鋰電池1C循環2000次容量保持率可以達到80％以上，遠高于鈷酸鋰電池、三元材料電池、錳酸鋰電池。由于新能源汽車，電動自行車，電動工具等，對鋰離子電池要求很高，必須具有高比能量、高比功率、快速充電和深度放電的性能，特別在新能源汽車上，更要解決新能源汽車在高速行駛、爬坡、汽車啟動、快速充電時所需大功率動力問題。而且要求成本盡量低、使用壽命盡量長，因此選用磷酸鐵理電池是較理想的動力鋰離子電池。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種全新的可以高倍率條件下使用的磷酸鐵鋰電池的制備方法，解決了新能源汽車在高速行駛、爬坡、汽車啟動、快速充電時所需大功率動力問題，擴大了鋰離子應用范圍。

本發明所述的一種大功率高倍率磷酸鐵鋰電池的制備方法，其包括以下步驟：

(1)制備正極片：將經Nb或Co氧化物改性的磷酸鐵鋰材料，簡稱改性磷酸鐵鋰材料，和導電劑經過干法均勻混合得到混合物A；將粘結劑和分散劑均勻混合得到混合物B，將上述混合物A和B經過濕法超細磨處理，使之充分均勻混合，再經過超聲波高磁過濾機過濾得正極漿料，正極漿料中改性磷酸鐵鋰∶導電劑∶粘結劑∶分散劑質量比為88～90∶6～7∶6～7∶110～120；正極漿料經過涂布、烘烤、熱輥壓、裁片、真空干燥步驟后制備出正極極片；

(2)制備負極片：將導電劑、負極活性物質、膠黏劑和增稠劑先干法均勻混合得到混合物C，將上述混合物C、粘結劑和分散劑在砂磨機中均勻混合均勻，再經過超聲波高磁過濾機過濾得負極漿料，所述負極漿料中負極活性物質∶導電劑∶膠黏劑∶增稠劑∶H₂O質量比為91～93∶5～6∶2～4∶0.8～1.2∶120～130；負極漿料經過涂布、烘烤、熱輥壓、裁片、真空干燥步驟后制備出負極極片；

(3)在保護氣氛的條件下，將正極片、負極片、隔膜和電解液經過疊片、注液、裝配步驟制作成軟包電池，再將軟包電池化成和分容，即制得大功率高倍率磷酸鐵鋰電池。

所述步驟(1)中所述改性磷酸鐵鋰材料是以Nb或Co氧化物中的一種經過摻雜或包覆在磷酸鐵鋰/C復合材料中制成，其Nb或Co含量為0.1％～2％摩爾比，其比表面積為8～15m²/g。

所述步驟(1)及步驟(2)中的導電劑以石墨烯為主料，與導電炭黑、碳納米管、納米碳纖維中的一種或多種混合所組成的材料，石墨烯在整個導電劑中質量分數為8％～20％。

所述步驟(1)所述正極粘結劑為聚偏氟乙烯PVDF761A、PVDF5130、PVDF1200中的一種；所述分散劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，其中H₂O＜100ppm。

所述步驟(2)中負極活性物質為人造石墨或天然石墨；負極膠黏劑為丁苯橡膠或者聚環氧乙烷；負極增稠劑為羧甲基纖維素鈉。

步驟(1)所述干法均勻混合所用設備是球磨桶和球磨球，其中球磨桶內壁為氧化鋯材質，球磨球為氧化鋯球，球料比為1～2∶1；干法混合球磨時間為1～6小時，所述濕法超細磨處理設備為砂磨機，磨損介質為氧化鋯球，氧化鋯球直徑為0.1mm～2mm。

步驟(2)所述超聲波高磁過濾機，其高磁強度為5000～25000高斯。

所述步驟(3)中電解液為高倍率型1molL^-1LiPF₆電解液，溶劑為碳酸乙烯酯EC、碳酸二乙酯DEC和二甲基乙二醇DME的混合溶劑，隔膜采用PP/PE/PP三層隔膜，厚度為20um。

與現有技術相比，本發明具有如下優點：