[發明專利]一種改善低溫充電性能的磷酸鐵鋰動力電池

在審

• 申請號: 201711460282.3
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108306018A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 胡學平;劉道坦;夏詩忠;劉長來
• 申請（專利權）人: 駱駝集團武漢光谷研發中心有限公司
• 主分類號: H01M4/58
• 分類號: H01M4/58;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/66;H01M4/136;H01M4/133;H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569
• 代理公司: 襄陽嘉琛知識產權事務所 42217
• 代理人: 嚴崇姚

本發明的名稱為一種改善低溫充電性能的磷酸鐵鋰動力電池。屬于磷酸鐵鋰動力電池技術領域。它主要是解決負極易提前達到截止電壓而導致充電容量降低的問題。它的主要特征是：包括正極片、負極片和電解液；所述鋰鹽為11.5%~15.0%之間的六氟磷酸鋰；所述有機溶劑為由碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二乙酯=10~40%：1~10%：20~50%：10~30%所組成的四元混合溶劑；所述添加劑包含碳酸亞乙烯酯、以及氟代碳酸乙烯酯、炔丙基磺酸酯、二氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰和四氟草酸磷酸鋰中的一種或一種以上。本發明具有可降低負極界面阻抗和顯著地改善磷酸鐵鋰動力電池低溫性能的特點，主要用于改善磷酸鐵鋰動力電池的低溫充電性能。

技術領域

本發明屬于磷酸鐵鋰動力電池技術領域，具體涉及一種可改善低溫充電性能的磷酸鐵鋰動力電池。

背景技術

磷酸鐵鋰動力電池具有安全性高、循環壽命長、對環境友好、無毒無害、成本相對較低等優點，因而受到人們的廣泛關注，并且在電動汽車上得到了廣泛應用。然而因石墨負極的嵌鋰電位為0.1伏，十分接近零伏，在低溫下充電，因為極化增大，負極很容易提前達到截止電壓導致充電容量降低，嚴重時甚至負極電位低于零伏，造成負極表面析出鋰枝晶，長期在低溫下充電會嚴重影響電池的壽命、安全性。

由于商業化的動力電池必須考慮其能量密度，在新型高容量負極如納米硅、氧化亞硅、錫基合金等負極材料未大規模商業化應用于動力電池之前，石墨（包括人造石墨和天然石墨）仍是動力電池負極的主要選擇。

磷酸鐵鋰動力電池低溫充電時容易在石墨負極表面析出鋰枝晶，從而導致電池壽命加速衰減。

由于石墨負極的層間距（D002）較小，其擴散系數相對較小，石墨這一天然存在的缺點使人們在改善其低溫動力學性能主要集中于增加負極的層間距，包括的方法有：選擇軟碳或硬碳作為負極、選擇在石墨中混合一定比例的軟碳或硬碳、降低石墨的石墨化度以增大其層間距。另一改善石墨低溫動力學性能的途徑在于減小石墨的粒徑，通過減小擴散距離來提升擴散能力的方式來減小極化、提升低溫充電性能。

然而，軟化、硬碳或降低石墨化度、減小粒徑均降低了負極的有效容量，因此上述方法均是在一定程度上犧牲了電池能量密度的前提下改善低溫充電性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種能改善低溫充電性能的磷酸鐵鋰動力電池，且不犧牲電池的能量密度。

本發明的技術解決方案是：一種改善低溫充電性能的磷酸鐵鋰動力電池，包括正極片、負極片和電解液；所述正極片包含磷酸鐵鋰、正極復合導電劑、正極粘結劑、表面涂導電碳的鋁箔；所述負極片包括石墨、負極復合導電劑、負極粘結劑、增稠劑、電解銅箔；所述電解液包含鋰鹽、有機溶劑、添加劑；其特征在于：所述鋰鹽為六氟磷酸鋰（LiPF6），其質量百分含量為11.5%~15.0%之間；所述有機溶劑為碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸二乙酯（DEC）所組成的四元混合溶劑，其質量比為碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸甲乙酯：碳酸二乙酯=10~40%：1~10%：20~50%：10~30%；所述添加劑包含碳酸亞乙烯酯（VC）、以及氟代碳酸乙烯酯（FEC）、炔丙基磺酸酯（PMS）、二氟磷酸鋰（LiPO₂F₂）、二氟草酸硼酸鋰（LiODFB）和四氟草酸磷酸鋰（LiTFOP）中的一種或一種以上。

本發明的技術解決方案中所述的磷酸鐵鋰選用以磷酸鐵為前驅體制備，其一次顆粒在100~300納米；所述正極復合導電劑為含有導電炭黑（SP）、碳納米管（CNTs）、片狀導電石墨（KS-6）、氣相生長碳纖維（VGCF）、科琴黑（ECP）、乙炔黑（AB）中兩種或兩種以上成分，所述正極粘結劑為聚偏二氟乙烯（PVDF）；所述表面涂導電碳的鋁箔為其鋁箔基材厚度15微米、兩面導電碳涂層厚度均為1~2微米。