[发明专利]一种环保容量高锂离子动力电池及其制备工艺技术

权利要求书

1.正极活性物质、负极活性物质及正负极片的制备

(1)Li_x(Zr_yFe_1-y)PO₄材料的合成，以及Ni(NO₃)₂·6H₂O、Co(NO₃)₂·6H₂O、Mn(NO₃)₂和LiCO₃磷酸二氢铵、草酸亚铁、氧化镁、氧化锆为原料配方中0.001≤x、y≤0.02配成Li(Fe_0.98Zr_0.02)PO₄混合均匀加入水中在75℃不断搅拌，将饱和柠檬酸溶液加入，再于80℃恒温4.5h，凝胶于145℃脱水，将脱水后的物料在460℃烧结7.5h，再升温到870℃恒温22h，在炉中降到25℃备用料编号为B₁；

(2)以Li(Fe_0.98Zr_0.02)PO₄配方混合均匀加入柠檬酸与乙醇的溶液中发生部分中和反应，形成低聚物，进行缩聚反应，在730℃下合成，保温24h，冷却到25℃，备用料编号为B₂；

(3)将上述编号为B₁、B₂两种料混合，混合的比例范围是：编号B₁料占混合后重量百分数45wt％到85wt％；

(4)将上述混合好的粉料在磁场中磁化，磁化的磁场强度为1.5-2.2T，即15000-22000高斯，加入真空烧结炉中抽真空到2x10^-2Pa，充氮气保护460-550℃，保温3-5h，冷却后研磨，再以3℃/min-9℃/min的升温速度升到560-860℃并保温10-20h，自然冷却到室温后取出，则制成磷酸铁锂离子动力电池所用的正极活性物质产品，编号为B₃；

(5)为了改进本说明书中背景技术中所述目前正极材料产品中存在的问题，本发明专利的创新型方法再作如下补充：

方法1：为了提高导电性能，如配方Li(Fe_i-xM_x)PO₄，其中M为下列元素的其中1-2种元素：V、Cr、La、Nd、Cu等，配方中0≤x≤0.02将配好的料混合均匀，经1.2-2.2T磁场磁化后，在压力为1.6T/cm²在压机中压成毛坯状，置入烧结炉中烧结，烧结温度400℃-880℃，保温14-32h，再降到室温，得到锂离子动力电池所用的正极材料，备用材料编号为B₄；

方法2：按配方Li_x(Fe_1-yM_y)PO₄，其中M为Si、Nd、Al、La、Pr、Mg等上述元素的其中1-2种元素，配方中0.001≤x、y≤0.02.将配方好的料混合均匀，置入陶瓷球磨机中混合4-6h，往1.2-2.0磁场磁化后，在压力为1.6T/cm²压机中压成毛坯块置入烧结炉中烧结，烧结温度500-900℃，保温15-30h，再降到室温，得到锂离子动力电池制备中所需用的正极材料备用材料编号为B₅；

方法3：在方法2中的工艺中，M为Si、Nd、Li、Al、La、Pr、Mg为上述元素的其中1-2种，其他工艺技术如与方法2相同，编号为B₆；

方法4：为了提高电池的电性能，采用纳米技术；

运用纳米复合材料，将上述方法1和方法2所得到的正极材料的以纳米和微米级粒度混合，混合比例是方法1中得到的B₄备用材料，制备为25纳米，方法2中得到的B₅备用材料，制备为30微米，B₄和B₅的配比是B₄占25wt％，即占B₄和B₅混合的重量百分比为25wt％，置入陶瓷球磨机中混合6-8h，得到的复合磷酸铁锂正极材料，备用材料编号为B₇，将上述制成的正极活性物质——磷酸铁锂85wt％-94.5wt％，导电碳粉：0.1wt％-5wt％，粘接剂：聚偏氟乙烯0.1wt％-3wt％，混合均匀，制成糊状胶合剂，均匀地涂敷在铜箔的两侧，厚度控制在14-21mm，在氮气保护下干燥，烘烤温度100-120℃除去有机溶剂，接着将电极通过辊压成型，再按所需尺寸裁剪成正极片；

(6)负极活性物质及负极片的制备，所需材料为：含碳99.99％的石墨占92wt％-98wt％用炭黑0.1wt％-3.5wt％粘接剂，聚酰亚胺0.5wt％-2wt％，以水为介质，导电剂∶固液比例为：1∶1.5到1∶1.9，搅拌混合5-6h，制成浆状，均匀涂敷在铜箔两侧，98-125℃烘烤干燥，辊压成型裁剪成负极片。

2.电池组装

(1)隔膜材料：必须满足电绝缘性好、对电解质离子的透过性好，对电介质溶液中的化学稳定性好，电化学稳定性好，采用聚烯烃系树脂材料做隔膜、聚丙烯微孔隔膜、聚乙烯微孔隔膜，隔膜厚度10mm-65mm，长度：隔膜对折后长度大于负极片2-12mm、宽度大于1.5-11.5mm；

(2)叠片：将正极片放入对折的隔膜中心，正极片底部与隔膜对折处对齐放入叠片模、负极片放入对折的隔膜中心，根据电池容量要求，叠相应的正极、负极，最上面一层为包好隔膜的负极片，叠片时要保证所有正极极片耳在一侧、负极极片耳在一侧；

(3)注液：采用电解液为多元电解液，如六氟磷酸锂/乙烯碳酸脂、二甲基碳酸酯等，六氟磷酸锂和乙烯碳酸脂的比例为六氟磷酸锂占30wt％到95wt％；

(4)化成：将化成电液控制在0.05-0.2C-0.3C按所需要化成电液控制在1C、3C：5C，从30分钟到n小时一次性不间断地完成。