[發(fā)明專利]一種高能量密度長循環(huán)磷酸鐵鋰電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910646851.6
• 申請日: 2019-07-17
• 公開（公告）號: CN110364761B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖宗江;江濤;鄒曉兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江西省匯億新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M4/04;H01M4/136;H01M4/1397;H01M4/36;H01M4/58;H01M4/62;H01M10/0566;H01M10/0587;H01M10/42
• 代理公司: 南昌賢達專利代理事務(wù)所(普通合伙) 36136
• 代理人: 金一嫻

1.一種高能量密度長循環(huán)磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、正極活性材料的制備：配制0.25～1mol/L的FeCl₃·6H₂O溶液，0.0085～0.035mol/L的Na₂ATP溶液，置于40℃的水浴中保溫15～60min；按照FePO₄的化學(xué)組成計量比，使Fe³⁺與PO₄^3-的摩爾比為1：1，在磁力攪拌條件下，向Na₂ATP溶液中緩慢加入已配好的FeCl₃溶液；以0.1mol/L的稀鹽酸調(diào)節(jié)pH至3，磁力攪拌12h后陳化12h使其充分反應(yīng)，離心洗滌兩次得到米黃色沉淀物；在米黃色沉淀物中加入硼酸、尿素和甲醇，置于通風櫥內(nèi)在40～70℃的水浴鍋中保溫5～10h，使甲醇揮發(fā)，然后置于烘箱內(nèi)干燥至恒重，所得固體即為磷酸鐵前驅(qū)體；

按照LiFePO₄的化學(xué)計量比，向制得的磷酸鐵前驅(qū)體中加入碳酸鋰、氫氧化鋰、草酸鋰或醋酸鋰，使得鐵原子和鋰原子摩爾比為Fe:Li＝2:1，加入葡萄糖、偏釩酸銨，置于研缽中研磨2～3h，得到摻雜型磷酸鐵鋰前驅(qū)體；

將摻雜型磷酸鐵鋰前驅(qū)體在氮氣氣氛中，室溫為初始溫度，以10～50℃/min的升溫速率升至300℃，保持5～6h；以10～50℃/min的升溫速率升至550℃，保持2～4h；以10～50℃/min的升溫速率升至600～800℃，保持7～8h；冷卻至50℃以下，得到黑色粉末，即為摻雜型磷酸鐵鋰；

S2、正負極漿料配制：取水溶性木質(zhì)素，加入去離子水溶劑，在行星分散真空攪拌機中攪拌0.5～1.5h；在攪拌好的溶液中加入正極導(dǎo)電劑或負極導(dǎo)電劑，攪拌0.5～1h，得到導(dǎo)電膠溶液；

取一半正極活性材料或負極活性材料，加入導(dǎo)電膠溶液，加入其他粘結(jié)劑，攪拌0.5～1.5h后，加入另一半正極活性材料或負極活性材料，以5000～6000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌1～3h，調(diào)節(jié)去離子水的加入量，將粘度調(diào)節(jié)在5000～8000mPa·s；

S3、涂布：將正負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℃之間，雙面涂布溫度控制在80～130℃之間，干燥得到正極片和負極片；

S4、碾壓：將正極片和負極片置于輥壓機上輥壓，得到的正極片的輥壓厚度為146～150μm，碾壓壓實密度2.2～2.5g/cm³；負極片的厚度為148～152μm，碾壓壓實2.0～2.4g/cm³；

S5、隔膜制備：以NMP為溶劑，加入木質(zhì)素和/或木質(zhì)素衍生物粘結(jié)劑，以5000～6000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌3～4h，然后加入涂覆層材料、去離子水，以5000～6000r/min的轉(zhuǎn)速攪拌5～6h，制成涂覆層漿料；然后使用涂布機在基膜兩面涂布厚度相同的涂覆層漿料，烘干，得到隔膜；

S6、疊片芯體制作：將正負極片分切成58～60mm寬的條，在溫度為20～25℃，濕度20～40％RH下于卷繞機上將隔膜、正負極片卷繞成卷芯；入殼組裝后在90～100℃真空條件下烘烤；

S7、注液：在真空環(huán)境，相對濕度在1～5％RH下注入電解液，保證沒有浮液后進行封口，清洗涂油；

S8、化成：對電芯充電并控制電壓使電芯化成，激活電池。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高能量密度長循環(huán)磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征在于，所述金屬鋁箔的厚度為1～5μm，所述金屬銅箔的厚度為4～8μm，所述摻雜型磷酸鐵鋰為釩、硼、氮、碳元素摻雜的磷酸鐵鋰。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高能量密度長循環(huán)磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征在于，所述正極導(dǎo)電劑包括CNT，還包括GR、Super P或CF；所述隔膜為PE或PP基膜上涂覆納米級的TiO₂和納米級的BN涂覆層；所述負極活性材料為石墨，所述負極導(dǎo)電劑為摻雜型碳納米管、摻雜型碳纖維中的一種或多種。

4.如權(quán)利要求3所述的一種高能量密度長循環(huán)磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征在于，所述摻雜型碳納米管為硼、和/或氮、和/或磷、和/或硫元素摻雜的碳納米管；所述摻雜型碳纖維為硼、和/或氮、和/或磷、和/或硫元素摻雜的碳纖維。