[發明專利]一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201810337190.4
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108493453A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 陳建鵬;婁忠良;溫轉萍
• 申請（專利權）人: 桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/62
• 分類號: H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 長沙楚為知識產權代理事務所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

本發明公開了一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池及其制備方法，通過增強磷酸鐵鋰的導電性及減輕軟包電芯重量這兩方面實現能量密度的提升，引入了具有一維線性結構的碳納米管，具備較大的長徑比，形成致密的一維導電網絡，使正極極化小，導電性提高，倍率循環性好，電壓平臺較高，同時涂炭鋁箔、涂炭銅箔、雙面陶瓷隔膜、控制保液系數等減重實現能量密度提升。

技術領域

本發明屬于鋰電池領域，具體地說，涉及一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池及其制備方法。

背景技術

目前磷酸鐵鋰鋰電池受限于材料本身克容量低、導電性差等缺點，使磷酸鐵鋰在能量密度上不具備優勢。在現有配方中活性物質比例較低，普通銅箔、鋁箔導電、粘結性、輕量化較差，導致能量密度難以滿足目前市場對動力磷酸鐵鋰電池的需求。本發明將磷酸鐵鋰電池能量密度提升到176Wh/Kg,對能量密度提升效果顯著。

因磷酸鐵鋰材料本身導電性差、與鋁箔材粘結性差，需要較多導電炭黑、PVDF來改善，這樣就壓縮了配方中關鍵的活性物質的比例，容量提升困難；同時鋁箔、隔膜、電解液重量也限制了能量密度的提升；目前磷酸鐵鋰軟包電芯能量密度在128Wh/kg-150Wh/kg，與三元材料體系相比不具有能量密度優勢。

有鑒于此特提出本發明。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池及其制備方法，為解決上述技術問題，本發明采用技術方案的基本構思是：

一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池，包括鋁塑膜殼體、正極片、負極片、陶瓷隔膜、電解液，所述正極片由包括正極集流體、包覆正極集流體的正極材料，所述負極片包括負極集流體、包覆負極集流體的負極材料，所述陶瓷隔膜包括PP/PE基膜、涂覆在基膜兩面的氧化鋁粉末陶瓷層，所述正極集流體由涂覆1-2um導電炭黑和10-12um鋁箔組成，所述負極集流體為涂覆1-2um導電炭黑和6-8um銅箔組成。

進一步地，所述正極材料的質量組分包括97.5％-98.5％的正極活性物質、0.2％-1.0％的納米級導電劑、1.0％-1.5％的聚偏氟乙烯。

進一步地，所述正極材料由正極活性物質磷酸鐵鋰、一維結構納米級導電劑和聚偏氟乙烯組成，所述一維結構納米級導電劑為VGCF、單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種或任意組合。

進一步地，所述負極材料的負極活性物質為10％-20％氧化亞硅摻混80％-90％純人造改性石墨的硅碳負極。

進一步地，所述負極材料的各組分質量配比是負極活性物質：導電炭黑:羧甲基纖維素鈉：丁苯橡膠＝(95％-97％):(0.8-1.2％):(1.0-1.3％):(2.0-2.5％)。

進一步地，所述PP/PE基膜的厚度為14um，兩面陶瓷涂層的厚度為8um，陶瓷隔膜的總厚度為22um。

進一步地，所述正極片的凈面密度為0.32-0.34g/1000mm²，壓實密度為2.3-2.8g/cm³。

如上述一種高能量密度磷酸鐵鋰體系軟包電池的制備方法，包括正極配料、負極配料、正負極制片、裝配與封裝、注液與活化、化成、二封7個步驟，所述正負極制片步驟制成上述權利要求1-7任一所述正極片和負極片。

進一步地，所述化成步驟為：采用高溫夾具化成，溫度控制在60-70℃，化成壓力260-300KPa/m²，分三步化成充電，三步化成電流分別為0.02C、0.2C、0.36C，充電時間分別為10min、60min、100min,化成SOC據實際容量控制在78-82％。

進一步地，所述二封步驟為：二封抽真空，保液系數在4.55-4.70g/Ah。