[發明專利]一種改善磷酸鐵鋰電池低溫充放電性能的方法以及電池

在審

• 申請號: 202010922198.4
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112290078A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 吳應強;梁向龍
• 申請（專利權）人: 東莞市沃泰通新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/58;H01M4/587;H01M4/62;H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 梁秀秀

本發明提供了一種改善磷酸鐵鋰電池低溫充放電性能的方法以及電池，對磷酸鐵鋰晶體進行一次納米化造粒，石墨烯和一次納米化造粒的磷酸鐵鋰的質量比為60～100:1混合，石墨烯分布在一次納米化磷酸鐵鋰晶體局部表面和納米化磷酸鐵鋰晶體縫隙之間，滴加鹽酸調節至酸性條件，加入還原劑，用去離子水洗凈，離心后烘干，再進行二次納米化造粒，并用惰性氣體烘干，用二次納米化石墨烯部分包覆的磷酸鐵鋰和粘結劑聚偏氟乙烯均勻混合形成正極材料，將正極材料涂布到正極鋁箔表面；通過采用石墨烯部分包覆改性的一次納米化磷酸鐵鋰，有效提高磷酸鐵鋰導電性能。

【技術領域】

本發明屬于磷酸鐵鋰電池技術領域，尤其涉及一種改善磷酸鐵鋰電池低溫充放電性能的方法以及電池。

【背景技術】

隨著國家新能源扶持力度加大，新能政策密集出臺，《節能與新能源汽車發展規劃(2011年至2020年)》指出，到2020年，我國新能源汽車產業化和市場化達到全球第一。

磷酸鐵鋰動力電池以其高安全性、良好的高溫特性、極長的循環壽命、對環境友好、無毒無害、價格相對低廉等優點引起人們的高度關注，逐漸成為電動車動力電池的重要選擇。然而磷酸鐵鋰材料本身較差的電子導電性和較低的鋰離子擴散性，導致磷酸鐵鋰電池低溫性能較差，難于滿足電動車在低溫下行駛要求。現行的電動車在低溫下進行充電時，-25℃時的充電時間，比25℃時的充電時間慢了63％，低溫充電時間延長；低溫下循環壽命也大大降低，在-10℃的工作環境中，如果一輛電動汽車每天充放電一次，那么三個月后電池就要報廢。現行磷酸鐵鋰電池低溫充電性能較差，在0℃以下進行充電時，電池極化阻抗增大，鋰離子在負極表面不斷析出，容易造成電池循環性能下降。

【發明內容】

本發明提供的一種改善磷酸鐵鋰電池低溫充放電性能的方法，包括以下步驟：

步驟S1:對磷酸鐵鋰晶體進行一次納米化造粒處理，石墨烯和一次納米化造粒的磷酸鐵鋰的質量比為60～100:1進行混合，石墨烯分布在一次納米化磷酸鐵鋰晶體局部表面和納米化磷酸鐵鋰晶體縫隙之間，滴加鹽酸調節PH至酸性條件，加入還原劑反應2小時，加入去離子水，離心后烘干(石墨烯部分包覆磷酸鐵鋰晶體處理)，再進行二次納米化造粒，并用惰性氣體烘干，用二次納米化造粒的石墨烯部分包覆的磷酸鐵鋰和粘結劑聚偏氟乙烯均勻混合形成正極漿液 (二次納米化處理保證了石墨烯部分包覆的磷酸鐵鋰和聚偏氟乙烯混合的均勻性)，將正極漿液涂布到正極鋁箔表面；

步驟S2:采取改性天然人造復合石墨、軟碳、硬碳復配和高粘結劑混合形成負極漿液，將負極漿液涂布到負極銅箔表面；

步驟S3:中間隔膜采用PP、PE等高透氣的聚合物；

步驟S4:所述正極材料和所述負極材料進行烘焙，剪裁，壓片，繞卷；

步驟S5:將有機溶劑體系、鋰鹽、添加劑混合作為電解液，注入到繞卷中，化成(充電)、抽氣風箱、分容檢測。

具體地，本發明選用石墨烯部分包覆改性的納米化磷酸鐵鋰，顯著地提高了磷酸鐵鋰的導電性和離子擴散速率。此外，石墨烯具有獨特的二維層狀納米結構和巨大的比表面積，其電子運動速度比碳納管大了2個數量級，因此具有優良的導電性，同時，磷酸鐵鋰材料經過一次納米化造粒和二次納米化造粒保證了石墨烯部分包覆的磷酸鐵鋰和聚偏氟乙烯混合的均勻性，減少鋰離子在晶粒中的擴散距離，提高鋰離子擴散速度。

具體地，負極材料體系采取改性天然人造復合石墨、軟碳、硬碳復配，既保證負極容量不至于過低，又發揮了軟碳和硬碳的優良充放電性能。

進一步地，所述一次納米化造粒處理包括溶膠凝膠法、水/溶劑熱合成法，液相共沉法、還原鋰化法和乳化干燥法。

進一步地，所述一次造粒納米化處理的磷酸鐵鋰晶體的粒徑不大于100nm。

進一步地，所述有機溶劑體系為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、碳酸丙烯酯中的多種。