[發明專利]一種磷酸鐵鋰電芯、高能量密度磷酸鐵鋰電池及電芯、電池的制備方法

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• 申請號: 202310329270.6
• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116344914A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 詹孝軍;王凱;譚福全;陳建鵬;盛鵬飛
• 申請（專利權）人: 江蘇耀寧新能源創新科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/058;H01M50/457;H01M50/454;H01M50/451;H01M50/431;H01M50/44;H01M50/426;H01M50/417;H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 馬德舉

本發明提供一種磷酸鐵鋰電芯、高能量密度磷酸鐵鋰電池及電芯、電池的制備方法，由隔膜、正極極片、隔膜、負極極片隔膜依次重疊進行疊片制成，所述正極極片包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體表面的正極涂層，所述負極極片包括負極集流體和涂覆在所述負極集流體表面的負極涂層，所述隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜一側表面的氧化鋁納米纖維涂層，以及涂覆在所述基膜和所述氧化鋁納米纖維涂層外側表面的兩層改性聚偏二氟乙烯膠層，所述復合導電漿料包括炭黑、石墨烯和碳納米管。本發明的電池的能量密度能夠達到210Wh/kg，同時電池具有很好的循環壽命和安全性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，特別是涉及一種磷酸鐵鋰電芯、高能量密度磷酸鐵鋰電池及電芯、電池的制備方法。

背景技術

隨著車企對磷酸鐵鋰類車型續航里程的要求提升，對高能量密度、高安全性鋰離子動力電池的需求越來越高，對磷酸鐵鋰電池的能量密度要求也隨之提高。目前市場上材料體系成熟的LFP高能量密度電芯產品能量密度在180～190Wh/kg，而現有的磷酸鐵鋰/石墨體系的能量密度上限大約在200wh/kg。當下國內新能源行業已經將越來越多的目光投向磷酸錳鐵鋰，市場報道的磷酸錳鐵鋰(包括與三元材料混摻)電池大多在開發階段，能量密度雖高達210～220Wh/kg，但與磷酸鐵鋰對比，磷酸錳鐵鋰具有以下缺陷：磷酸錳鐵鋰的循環壽命較短、充放電能力較差。磷酸錳鐵鋰中有錳元素的加入，錳的溶出會導致循環壽命變短，充放電能力和壽命變差；磷酸錳鐵鋰的低電導率導致其容量難以發揮、且與電解質會發生副反應導致其材料的容量難以發揮。因此，在磷酸鐵鋰搭配石墨負極的電池材料體系下，電池企業如何能將能量密度突破至200Wh/kg以上，并保有一定成本優勢，是現階段電池企業面臨的難題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種磷酸鐵鋰電芯、高能量密度磷酸鐵鋰電池及電芯、電池的制備方法，其具有很高的能量密度，并且具有很好的循環性能和安全性能。

為滿足上述技術目的及其相關技術目的，本發明提供了一種磷酸鐵鋰電芯，由隔膜、正極極片、隔膜、負極極片隔膜依次重疊進行疊片制成；

所述正極極片包括正極集流體和涂覆在所述正極集流體表面的正極涂層，所述正極涂層包括磷酸鐵鋰、補鋰劑、超導炭黑、復合導電漿料和正極粘結劑；

所述負極極片包括負極集流體和涂覆在所述負極集流體表面的負極涂層，所述負極涂層包括硅碳負極材料、復合導電漿料、增稠劑和負極粘結劑；

所述隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜一側表面的氧化鋁納米纖維涂層，以及涂覆在所述基膜另一側表面的第一改性聚偏二氟乙烯膠層和涂覆在所述氧化鋁納米纖維涂層另一側表面的第二改性聚偏二氟乙烯膠層；

其中，所述復合導電漿料包括炭黑、石墨烯和碳納米管。

在本發明磷酸鐵鋰電芯一示例中，所述正極涂層中磷酸鐵鋰、補鋰劑、超導炭黑、復合導電漿料和正極粘結劑的質量比為(91.5～93.5):(3～5):(0.5～1):(0.5～1):(2.0～2.5)，所述正極涂層的涂覆面密度為380～430g/m²，壓實密度為2.68～2.72g/cc。

在本發明磷酸鐵鋰電芯一示例中，所述補鋰劑為鐵酸鋰，所述鐵酸鋰的克容量為600～700mAh/g。

在本發明磷酸鐵鋰電芯一示例中，所述正極粘結劑為聚偏二氟乙烯。

在本發明磷酸鐵鋰電芯一示例中，所述負極涂層中硅碳負極材料、復合導電漿料、增稠劑和負極粘結劑的質量比為(97～97.4):(0.2～0.5):(0.5～0.8):(1.6～2.0)，所述負極涂層的涂覆面密度為150～175g/m²，壓實密度為1.63～1.68g/cc。

在本發明磷酸鐵鋰電芯一示例中，所述硅碳負極材料的摻硅量為3～5％，克容量為385～405mAh/g。