[发明专利]一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明属于锂离子电池的技术领域，特别是涉及一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法。

背景技术

发展新材料、开发可再生能源技术成为21世纪人类要解决的重大课题之一。而作为能量储存和转化装置的化学电源是有效利用能源的重要手段。目前，锂离子电池、燃料电池是化学电源领域的研究热点，尤其是作为动力电池对环境保护和社会发展具有重要的意义。锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、自放电率低、环境友好等优点而受到世界各国的广泛关注。

目前市场上应用较多的有钴酸锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。其中，磷酸铁锂电池无论从电化学性能，包括可逆容量、稳定性、安全性、循环性和大电流放电能力，还是原材料的价格来看，都优于其他类电池。尤其是循环性能，能量型磷酸铁锂电池1C循环2000次容量保持率可以达到80%以上，远高于钴酸锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池。由于新能源汽车，电动自行车，电动工具等，对锂离子电池要求很高，必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能，而且要求成本尽量低、使用寿命尽量长，因此选用磷酸铁锂电池是较理想的动力锂离子电池。为解决锂离子电池的高倍率放电及安全性，利用磷酸铁锂安全性优良的特点，开发出了一种高倍率磷酸铁锂电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法，解决普通锂离子电池的高倍率放电差及安全性差的问题，进一步扩大锂离子电池的应用领域。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种高倍率磷酸铁锂电池，包括正极和负极，正极是将磷酸铁锂活性材料、导电剂和粘结剂按照配比制浆后涂覆在铝箔上；负极是将石墨、导电剂和粘结剂按照配比制浆涂覆在铜箔上；制成圆柱型钢壳电池，其特征是：正极浆料中磷酸铁锂材料的比表面积＜30m²/g，导电剂为导电炭黑（Super P-Li）或KS系列、SFG系列、碳纳米管、纳米碳纤维，粘结剂为聚偏氟乙烯（PVDF）系列，其重量配比为：活性物质磷酸铁锂70~93%；导电剂为1~20%；粘结剂为2~15%；负极浆料配比为：活性物质石墨或中间相碳微球或钛酸锂85~95%，导电剂为导电炭黑（Super P-Li）或KS系列、SFG系列、碳纳米管、纳米碳纤维，导电剂重量百分比为：1~10%；粘结剂为丁苯橡胶（SBR），粘结剂重量百分比为2~8%；所属正极浆料和负极浆料的制备采是用超声搅拌和机械搅拌相结合提高浆料分散程度；电芯在气氛保护环境下装配，电池的盖帽设有泄气装置。

根据所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征是：搅拌先采用机械搅拌对浆料进行高速预分散1~6h，再采用超声搅拌和机械搅拌相结合对预分散的浆料进一步分散，提高材料的均匀分散程度，超声搅拌为1~6h，超声压力为5~20MPa，超声频率15~60KHz，搅拌速度为120~2200r/min。

根据所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征是：所述的正负极片极耳采用多极耳方式，极耳个数≥2。

根据所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征是：所述的铝箔厚度为15~25μm，铜箔厚度为10~20μm；正极极耳为铝带，宽度为3~25mm之间；负极极耳为镍带或铜镍复合带，宽度为3~25μm。

根据所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征是：电芯装配时的保护气氛为氮气或氩气，盖帽的泄气压力为1.0~5.0MPa。

根据所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征是：电池隔膜为PP/PE/PP三层复合隔膜或PE单层隔膜，隔膜的厚度为15~30μm；电解液为六氟磷酸锂（LiPF₆）与碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯有机溶液中的两种或两种以上的混合物。

一种高倍率磷酸铁锂电池的方法，其特征是：正、负极浆料的制备采是用超声搅拌和机械搅拌相结合的方法，提高了浆料分散效果；正极是将磷酸铁锂活性材料、导电剂和粘结剂按照所述配比制浆后涂覆在铝箔上；负极是将石墨或中间相碳微球、钛酸锂、导电剂和丁苯橡胶（SBR）按照所述配比制浆涂覆在铜箔上；制成圆柱型钢壳电池，电芯在气氛保护环境下装配，电池通过盖帽泄气装置来提高其安全性。

根据所述的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法，其特征是：