[發明專利]一種磷酸釩鋰與石墨C體系鋰離子電池及其制備方法

無效

• 申請號: 201310354032.7
• 申請日: 2013-08-14
• 公開（公告）號: CN103474694A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 程剛;程遠方;尹蓮芳;謝學文;車向路;謝蒙;劉芳野
• 申請（專利權）人: 哈爾濱遠方新能源汽車動力電池有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/62;H01M10/058
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，涉及一種磷酸釩鋰與石墨C體系鋰離子電池及其制備方法。

背景技術

作為替代化石類能源的鋰離子電池新近發展十分迅猛，其以容量密度高，對環境無污染等優點，獲得了人們的普遍關注，并在電動汽車、大型儲能等領域得到了廣泛的應用。

在眾多的鋰離子電池材料中，磷酸釩鋰(Li3V2(PO4)3)是新興的鋰離子電池材料，屬于單斜結構，單斜結構具有鋰離子擴散系數高，脫嵌性能好的優點，因此磷酸釩鋰電池低溫性能、倍率充放電性能優異。磷酸釩鋰每個晶體結構最多可有3個鋰離子脫嵌，理論克容量最高可達200mAh/個以上。磷酸釩鋰相較于錳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等其他正極材料具有更高的容量密度和電壓平臺。

磷酸鐵鋰環境友好、放電電壓平穩，具有良好的熱穩定性和優良的循環特性，但磷酸鐵鋰容量密度低、低溫性能差、倍率充放電性能差。而磷酸釩鋰晶體單元內有3個鋰離子可以脫嵌，容量密度遠高于磷酸鐵鋰，且磷酸釩鋰具有單斜結構，低溫性能、倍率充放電性能較磷酸鐵鋰優異。磷酸釩鋰電壓平臺高于磷酸鐵鋰，在相同電壓下磷酸釩鋰電池串聯只數少于磷酸鐵鋰電池只數，降低成本，節省能源。

本發明涉及的正極采用油性粘合劑，避免了使用水性粘合劑導致的磷酸釩鋰與水的長時間直接接觸，不會引入結晶水，從而也避免了電池產氣、電極反應不良以及由此引發的容量發揮差、循環性能差、安全性差等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種以磷酸釩鋰為正極、以石墨C為負極的鋰離子電池及其制備方法。采用該配方及其制備方法制得的鋰離子電池容量密度高、電壓平臺高、循環壽命長、低溫性能優異、倍率充放電性能好。

本發明解決其技術問題的主要技術方案如下：

一種磷酸釩鋰與石墨C體系鋰離子電池，其正極材料由磷酸釩鋰86％-96％、油性粘合劑1％-10％、導電劑2％-10％組成，其負極由石墨C86％-96％、水性粘合劑1％-10％、水性分散劑1％-10％、導電劑1％-10％組成；其中，百分數均為質量百分比。

優選的技術方案為：所述油性粘合劑為PVDF7200、PVDF9300、PVDF900、PVDF5130中的至少一種。

優選的技術方案為：所述的水性粘合劑為丁苯橡膠類化合物SBR，所述的水性分散劑為羧甲基纖維素鈉CMC。

優選的技術方案為：所述導電劑為SP、導電石墨、超導炭黑、碳納米管中的至少一種。

上述的鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟：

1)正極片的制作：將上述的正極材料溶于NMP中，經高速攪拌后得正極漿料，將正極漿料均勻的涂布于鋁箔上，鋁箔經過真空烘烤6-12小時后，滾壓、分切成正極片；

2)負極片的制作：將上述的負極材料溶于水中，經高速攪拌后得負極漿料，將負極漿料均勻的涂布于銅箔上，銅箔經過真空烘烤6-12小時后，滾壓、分切成負極片；

3)正、負極片分別經過真空烘烤24-48小時后，將正極片、隔膜、負極片層疊成電芯；

4)電芯裝于電池殼體中，經過真空烘烤48-96小時后，注液、化成和分容制得鋰離子電池。

優選的技術方案為：所述的正空壓力為-0.07～-0.1MPa。

優選的技術方案為：所述的烘烤溫度為70～120℃。

本發明的優點和有益效果為：本發明涉及的鋰離子電池容量密度高、電壓平臺高、循環壽命長、低溫性能優異、倍率充放電性能好，特別適合于高寒地區的混合動力汽車、純電動汽車、汽車啟動電源、大型電站儲能系統等。

附圖說明

圖1是本發明實施例1鋰離子電池的充電曲線圖；圖2是本發明實施例1鋰離子電池的放電曲線圖。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的說明，但并不局限于此。

下述一種磷酸釩鋰與石墨C體系鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜、電解液和外殼。

隔膜為：PP材質單層隔膜；電解液為：1.2mol/L?LiPF6溶液，溶劑成分為EC∶DMC∶EMC＝1∶1∶1；外殼為鋁制殼體。

實施例1

正極材料包括：88％的磷酸釩鋰、6％的PVDF5130、6％的SP；

負極材料包括：90％的石墨C、3％的CMC、3％的SBR、4％的SP。

鋰離子電池具體制備方法如下：