[發(fā)明專利]高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810889165.7
• 申請(qǐng)日: 2018-08-07
• 公開（公告）號(hào): CN109088033B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 廖宗江;鄒曉兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西省匯億新能源有限公司
• 主分類號(hào): H01M50/434
• 分類號(hào): H01M50/434;H01M50/449;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/587;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/0587;B82Y30/00
• 代理公司: 南昌賢達(dá)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

1.一種高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，包括正極、負(fù)極、隔膜、電解液和外殼，正極是將活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的混合物均勻涂布在金屬鋁箔兩面而制成，面密度為280~350 mg/cm2，負(fù)極是將活性材料，導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成的混合物均勻涂布在金屬銅箔兩面而制成，面密度280~350 mg/cm2，其中：所述正極涂布混合物中活性材料為碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰、比容量≥155 mAh/g、壓實(shí)密度2.0~2.8 g/cm³，粒度D50為2～5um、D90為≤11um，導(dǎo)電劑為GR或Super P或CF復(fù)合CNT；所述隔膜為陶瓷隔膜，所述陶瓷隔膜為PE基膜上涂覆一層納米Al₂O₃膜；所述負(fù)極涂布混合物中活性材料為石墨、比容量350~375mAh/g、壓實(shí)密度1.7~1.85 g/cm³，所述導(dǎo)電劑為Super P和/或CNT；

其中，正極混合物的勻漿工藝包括以下步驟：

導(dǎo)電膠的配制：先在PVDF中加入60~80 wt%的NMP溶劑，攪拌1~2.5 h，并抽真空除泡；在配制好的溶液中加入導(dǎo)電劑，攪拌0.5~2 h，使其充分分散，制成導(dǎo)電膠溶液，配料時(shí)在濕度負(fù)10~25% RH和溫度20~25 °C進(jìn)行；

而后在一半碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰中加入一定量的導(dǎo)電膠溶液，攪拌20~50min后，再加入另一半碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰材料，再加入20~35 wt%的NMP溶劑，攪拌1~3 h，測(cè)試其粘度，加入NMP溶劑將粘度調(diào)節(jié)在4000~8000 mPa·s。

2.如權(quán)利要求1所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰，碳含量為1~1.5 wt%。

3.如權(quán)利要求1至2中任一項(xiàng)所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述陶瓷隔膜厚度為13~15 μm，所述PE基膜厚度為11~12.5 μm，所述納米Al₂O₃膜厚度為2~3μm。

4.如權(quán)利要求3所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述金屬銅箔厚度為6~9 μm。

5.如權(quán)利要求4所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述金屬鋁箔厚度為10~14 μm。

6.如權(quán)利要求5所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述正極涂布混合物中活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的加入量分別為94～97 wt％、1～2.5 wt％、2～3wt％。

7.如權(quán)利要求6所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述負(fù)極涂布混合物中活性材料、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑的加入量分別為95～97 wt％、0.2～1 wt％、2.5～4wt％。

8.如權(quán)利要求7所述的高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池，所述電解液為：溶劑為EC、PC、DMC、DEC、EMC其中一種或多種，濃度為1~1.1 mol/L的LiPF₆溶液；和/或所述正極涂布混合物中粘結(jié)劑為PVDF或PTFE；和/或所述負(fù)極涂布混合物中粘接劑為SBR或PVDF，和CMC。

9.一種高安全高能量長(zhǎng)循環(huán)的磷酸鐵鋰型18650鋰電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1）勻漿：

正極勻漿工藝包括以下步驟：

導(dǎo)電膠的配制：先在PVDF中加入60~80 wt%的NMP溶劑，攪拌1~2.5 h，并抽真空除泡；在配制好的溶液中加入導(dǎo)電劑，攪拌0.5~2 h，使其充分分散，制成導(dǎo)電膠溶液，配料時(shí)在濕度負(fù)10~25% RH和溫度20~25 °C進(jìn)行；

而后在一半碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰中加入一定量的導(dǎo)電膠溶液，攪拌20~50min后，再加入另一半碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰材料，再加入20~35 wt%的NMP溶劑，攪拌1~3 h，測(cè)試其粘度，加入NMP溶劑將粘度調(diào)節(jié)在4000~8000 mPa·s；

負(fù)極勻漿工藝包括以下步驟：

以去離子水為溶劑，加入CMC攪拌均勻，配制成膠液；再依次加入導(dǎo)電劑、活性材料、SBR或PVDF、和去離子水，攪拌得到負(fù)極原始漿料；加入去離子水調(diào)整漿料粘度至2000~8000mPa·s；

2）涂布：將正負(fù)極漿料分別涂覆在金屬鋁箔、金屬銅箔上，單面涂布溫度控制在80~115°C之間，雙面涂布溫度控制在80~130 °C之間，面密度控制在280~350 mg/cm2，使正負(fù)極涂布均勻；

3）碾壓：將已涂布并干燥好的極片于輥壓機(jī)上輥壓，得到正負(fù)極片，且正極片的壓實(shí)密度2.0~2.8 g/cm³，其中，碳摻雜包覆的磷酸鐵鋰的粒度D50為2～5 um、D90為≤11um；負(fù)極片的壓實(shí)密度1.7~1.85 g/cm³；

4）分切：將正負(fù)極片分切成56~60 mm寬的條；

5）卷繞：在溫度為20~25 °C，濕度20~40%RH下于卷繞機(jī)上將陶瓷隔膜、正負(fù)極片卷繞成卷芯；

6）入殼：入殼組裝，之后在爐內(nèi)90~100 °C、真空度≥-0.085 Pa下，烘烤10~15 h；

7）注液：注液環(huán)境在真空度為真空度≥-0.085 Pa，相對(duì)濕度在1~5%RH下按大于5.5克的電解液進(jìn)行注液，抽真空，保證沒有浮液后進(jìn)行封口；

8）清洗涂油；

9）化成：首先以0.05 CmA電流充電20~30 min，然后以0.1 CmA電流充電50~70 min，再以0.2~0.5 CmA電流充電至截止電壓3.65V；

10）配組：第一次配組標(biāo)準(zhǔn)為電壓差≤5 mv，內(nèi)阻差≤5 mΩ，并高溫老化3天，以0.5 C分容，第二次配組標(biāo)準(zhǔn)為電壓差≤5 mv，內(nèi)阻差≤5 mΩ。