[發(fā)明專利]一種正極極片表面沉積氮化鈦的鋰離子電池制作方法

在審

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• 申請日: 2018-09-26
• 公開（公告）號: CN109167102A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 池毓彬;洪禮訓(xùn);林應(yīng)斌;黃志高
• 申請（專利權(quán)）人: 福建師范大學(xué)
• 主分類號: H01M10/0585
• 分類號: H01M10/0585;H01M4/1397;H01M4/04;H01M10/0525
• 代理公司: 福州君誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35211
• 代理人: 戴雨君

本發(fā)明涉及一種正極極片表面沉積氮化鈦的鋰離子電池制作方法。該方法是按質(zhì)量比(92~96):(1~4):(2~6)稱取磷酸鐵鋰粉末、導(dǎo)電炭黑和聚偏氟乙烯粉末分別真空烘烤備用；將聚偏氟乙烯粉末分散于N甲基吡咯烷酮溶液中攪拌得到聚偏氟乙烯膠液；將導(dǎo)電炭黑加入到聚偏氟乙烯膠液中再將磷酸鐵鋰粉末加入到聚偏氟乙烯膠液中，得到磷酸鐵鋰漿料；過篩后涂敷在鋁箔的上下表面得到磷酸鐵鋰極片；將氮化鈦納米粉末配制氮化鈦懸浮液，用超聲霧化制備系統(tǒng)將噴涂于極片上下表面，最后進(jìn)行輥壓，得到表面沉積氮化鈦的磷酸鐵鋰正極極片。本發(fā)明將氮化鈦納米顆粒噴涂在磷酸鐵鋰正極片表面，提高了大電流充放電性能，步驟簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種正極極片表面沉積氮化鈦的鋰離子電池制作方法，屬于鋰離子電池制作技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋰離子電池具有比能量密度高、工作電壓平臺(tái)高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)及綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于便攜式小型設(shè)備、筆記本電腦、航天航空領(lǐng)域、電動(dòng)交通工具、新能源汽車和大型儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域。從2009年開始實(shí)施“十城千輛”以來，我國持續(xù)、大力的推動(dòng)新能源汽車行業(yè)的發(fā)展。在新能源汽車的推動(dòng)下鋰電池產(chǎn)業(yè)2014年可謂高歌猛進(jìn)。新能源汽車的發(fā)展必須保證使用安全可靠、性能穩(wěn)定和成本低廉的動(dòng)力電池，其中安全可靠是首位的，沒有安全就不會(huì)有新能源汽車產(chǎn)業(yè)的未來。新能源電動(dòng)汽車目前動(dòng)力電池主要是主要以磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池為主。磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時(shí)也不會(huì)像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強(qiáng)氧化性物質(zhì)，因此擁有良好的安全性。然而，電池參數(shù)的不一致性嚴(yán)重影響了電池組使用壽命，其中電池的運(yùn)行溫度是重要技術(shù)影響因素之一。電池平均溫度越高，溫度不均勻程度越高，電池組循環(huán)壽命越短。不均勻的溫度分布會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)支路間電流分配不均，從而惡化單電池老化速率的一致性。另外，電池極片內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)還會(huì)嚴(yán)重阻礙電子在極片內(nèi)部的輸運(yùn)行為，這很大程度上限制了磷酸鐵鋰電池大電流充放電性能的進(jìn)一步改善。因此，提高磷酸鐵鋰電池極片的內(nèi)部電導(dǎo)能力和改善單體電池之間溫度均衡性是增強(qiáng)磷酸鐵鋰電池組性能的一種有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決磷酸鐵鋰電池組使用過程中存在的上述問題，本發(fā)明提供一種正極極片表面沉積氮化鈦的鋰離子電池制作方法，通過往電池極片內(nèi)部孔隙填充具有高電導(dǎo)率和高熱導(dǎo)率的氮化鈦納米顆粒，既增強(qiáng)極片內(nèi)部電子的輸運(yùn)能力，又可以改善電池的溫度均衡性，進(jìn)而提高磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)性能。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是：

1、表面沉積氮化鈦的磷酸鐵鋰正極極片制作

（1）按質(zhì)量比(92~96):(1~4):(2~6)稱取一定質(zhì)量的磷酸鐵鋰粉末、導(dǎo)電炭黑和聚偏氟乙烯粉末，以80~110℃的溫度分別真空烘烤8~24小時(shí)備用。

（2）將聚偏氟乙烯粉末分散于N甲基吡咯烷酮溶液中，以15~30赫茲的攪拌速度攪拌1~5小時(shí)得到聚偏氟乙烯膠液。

（3）將導(dǎo)電炭黑加入到聚偏氟乙烯膠液中攪拌2~6小時(shí)，攪拌速度為15~30赫茲。然后將磷酸鐵鋰粉末加入到聚偏氟乙烯膠液中，并在真空條件下攪拌1.5~10小時(shí)，攪拌速度為15~30赫茲，得到磷酸鐵鋰漿料。

（4）使用不銹鋼篩網(wǎng)對磷酸鐵鋰漿料進(jìn)行過篩，使用轉(zhuǎn)移式涂布機(jī)將過篩后的磷酸鐵鋰漿料涂敷在鋁箔的上下表面得到磷酸鐵鋰極片。

（5）將氮化鈦納米粉末分散于去離子水中并超聲分散2~20小時(shí)，配制成濃度為0.01~0.5克/升的氮化鈦懸浮液。

（6）用超聲霧化制備系統(tǒng)將得到的氮化鈦懸浮液霧化成小霧滴，并將氮化鈦霧滴噴涂于步驟（4）制作的磷酸鐵鋰極片上下表面，噴涂過程中通過加熱板對磷酸鐵鋰極片進(jìn)行加熱。

（7）利用對輥機(jī)對噴涂過納米氮化鈦的磷酸鐵鋰極片進(jìn)行輥壓，其壓實(shí)密度為2.00~2.40克/cm³，得到表面沉積氮化鈦的磷酸鐵鋰正極極片。