[發明專利]一種高倍率磷酸鐵鋰鋰離子電池正極片及制備方法

在審

• 申請號: 202011298967.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112420994A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 陳慶;廖健淞;司文彬;白濤
• 申請（專利權）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類號: H01M4/1397
• 分類號: H01M4/1397;H01M4/62;H01M4/58;H01M4/136;H01M10/0525
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本發明涉及正極材料技術領域，特別是涉及一種高倍率磷酸鐵鋰鋰離子電池正極片及制備方法。本發明通過對碳纖維粉末分別進行三聚氰胺改性、磷酸改性后涂布于磷酸鐵鋰/碳纖維層兩側，作為人工SEI膜對磷酸鐵鋰層進行預包覆，在電解液體系中自組裝固定，形成多孔碳纖維骨架負載人工SEI@磷酸鐵鋰的復合正極材料。這種碳纖維粉末自組裝骨架具有一定的嵌鋰能力，可以作為SEI膜中的無機層，其具有較高的鋰離子傳導能力，在化成工藝中可以有效緩解SEI膜的過度生長，減少不可逆容量的損失。本發明通過人工SEI有機相對磷酸鐵鋰顆粒的預包覆，可以有效提高正極材料的首效和倍率性能。其工藝簡單可控，適宜于大規模工業化生產。

技術領域

本發明涉及正極材料技術領域，特別是涉及一種高倍率磷酸鐵鋰鋰離子電池正極片及制備方法。

背景技術

可充電鋰離子電池作為新興能源之一，在未來的動力系統中即將得到的大規模應用，如電動汽車和混合動力電動汽車。相比鉛酸電池和鎳氫電池來說，由于其能量密度高、壽命長、無記憶效應和生態友好，在動力電池的競爭中具有較大的優勢。橄欖石結構LiFePO4(LFP)壽命長、安全性高、毒性低、成本低，作為一種很有前途的LIBS候選陰極材料越來越受到人們的關注。

磷酸鐵鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應的優點。能量密度較高，據報道，2018年量產的方形鋁殼磷酸鐵鋰電池單體能量密度在160Wh/kg 左右，2019年能做到175-180Wh/kg，采用疊片工藝、容量做得大些，或能做到185Wh/kg。 安全性能好，磷酸鐵鋰電池正極材料電化學性能比較穩定， 這決定了它具有平穩的充放電平臺，因此，在充放電過程中電池的結構不會發生變化，不會燃燒爆炸，并且即使在短路、過充、擠壓、針刺等特殊條件下，仍然是非常安全的。循環壽命長，磷酸鐵鋰電池1C循環壽命普遍達2000次，甚至達到3500次以上，而對于儲能市場要求達到4000-5000次以上，保證8-10年的使用壽命，高于三元電池1000多次的循環壽命，而長壽命鉛酸電池的循環壽命在300次左右。

充電過程中，磷酸亞鐵鋰中的部分鋰離子脫出，經電解質傳遞到負極，嵌入負極碳材料；同時從正極釋放出電子，自外電路到達負極，維持化學反應的平衡。放電過程中，鋰離子自負極脫出，經電解質到達正極，同時負極釋放電子，自外電路到達正極，為外界提供能量。

專利CN201910459176.6一種具有復合膜的鋰金屬負極的制備及應用，其制備方法包括以下步驟：(1)將有機組分和無機鋰化合物組分按1:1～98:1的質量比配比復合負載在集流體上，在集流體表面形成復合膜；(2)將得到的表面覆有復合膜的集流體與鋰片組裝成電池并進行電化學沉積，使金屬鋰沉積在該表面覆有復合膜的集流體上，由此得到具有復合膜的鋰金屬負極材料。本發明通過對負極材料制備方法流程工藝的整體設計進行改進，得到具有復合膜的鋰金屬負極材料，能夠解決常規鋰金屬負極在循環過程中的不均勻沉積產生的鋰枝晶現象，以及鋰金屬負極與電解液反應產生的死鋰從而降低循環性能的現象，可作為鋰金屬電池中的負極，提高鋰金屬電池循環壽命。

專利CN201910549048.0提出了一種鋰離子電池正極漿料及其制備方法、正極片、鋰離子電池，通過以下步驟：S1，將正極活性物質和第一部分的溶劑混合，攪拌得到潤濕的正極活性物質；S2，將導電劑粉體和粘結劑粉體混合，攪拌形成混合粉體；S3，先將混合粉體加入潤濕的正極活性物質中，再加入導電漿料和第二部分的溶劑，攪拌得到初級鋰離子電池正極漿料；S4，向初級鋰離子電池正極漿料中加入剩余的溶劑，攪拌制得鋰離子電池正極漿料；其中，S1和S2同時進行、S1先進行再進行S2、或者S2先進行再進行S1。相比于現有技術，本發明既能使正極漿料中各成分分散均勻，不出現團聚、凹坑聚集現象，又能避免漿料發生沉降現象。