[发明专利]可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、电压平台高、循环寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应、对环境友好等特点。目前已经在诸如移动电话、笔记本电脑、电子仪表等3C数码类各种便携式用电器具上得到了广泛应用，并逐渐扩展到电动工具、电动汽车上，由此对锂离子电池的充电性能提出了更高的要求，希望在高倍率快速充电减少电池充电的时间有所突破。

目前锂离子电池使用的材料体系主要为钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、镍钴锰三元材料（LiNi_1-x-yCo_xMnyO₂）和磷酸铁锂（LiFePO₄），钴酸锂和镍钴锰三元材料有Co元素的存在，其本身结构决定其在大倍率充电表面温度会急剧上升，存在一定的安全隐患，直接制约其在高倍率领域应用；锰酸锂的安全性能比较由于，但是由于其循环寿命局限（一般只有300周）、高温性能差，也制约了其的广泛应用；而LiFePO₄以其优异的安全性能、良好的循环使用寿命使在可快速充电锂离子电池领域具有一定的优势。

但是，磷酸铁锂也有其自身的缺点，如磷酸铁锂的导电率比较低，直接制约了其大倍率的使用要求，这就要求必须对LiFePO₄进行改性以提升其大倍率充放电性能。如采用晶相控制得到纳米级的LiFePO₄，但是此法制备的LiFePO₄材料比表面积较大，加工性能较差，浆料分散难度大，涂布装配环节容易出现极片掉粉或掉料现象，且其由于工艺复杂，制造成本也会随之而急剧提升；如采用碳包覆得到LiFePO₄/碳复合材料，此法尽管在工艺上简单易行，但是此法制备的材料碳含量较高，大大降低了活性物质的含量，不利于电池能量密度的提升。但是，以上方法多通过外部上缩短Li⁺的传输路径来提升电池的大倍率性能，而对于LiFePO₄本身的导电率没有明显的提升，制作成电池后最终得到改善的往往是磷酸铁锂电池的大倍率放电性能，而对其大倍率充电性能没有显著提升。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法。

本发明提供了一种可快速充电的高倍率磷酸铁锂电池的制备方法，包括：

制作正极极片：将85%-95%重量的正极活性物质、1%-10%的导电剂和1%-15%的粘结剂溶于溶剂中制作正极浆料，以8~20μm的铝箔作为集流体，将正极浆料涂覆到铝箔上并干燥，制作极片，然后将将极片辗压，剪切分条制成正极极片；

制作负极极片：将90%-98%重量的负极活性物质、1%-5%的导电剂和1%-5%的粘结剂溶于溶剂中制作负极浆料，以6~20μm的铜箔作为集流体，将负极浆料涂覆到铜箔上并干燥，制作极片，然后将将极片辗压，剪切分条制成负极极片。

作为本发明的进一步改进，还包括如下步骤：

将正极极片、负极极片、以及隔膜采用卷绕的方式卷绕成电芯，将电芯放入壳内在-0.8MPa真空条件下按80~100℃烘烤25~40小时，进行装配、注电解液、化成、分容形成高倍率磷酸铁锂电池；所述电解液采用倍率型1.0mol/L的LiPF6有机体系的溶液。

作为本发明的进一步改进，所述负极活性物质为以下成分的一种或几种组成：天然改性石墨、人造石墨、中间相碳微球、和/或钛酸锂；所述粘结剂为分子量100万以上的聚偏氟乙烯高聚物；所述导电剂为导电碳黑、导电石墨、碳纳米管、导电碳纤维中的一种或几种。

作为本发明的进一步改进，所述电解液中的电解质为1mol/L的六氟磷酸锂和/或双乙二酸硼酸锂，电解液中的溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的二种或几种混合。

作为本发明的进一步改进，

制作正极极片：将91%重量的正极活性物质、4%的导电石墨、1%的导电碳黑和4%的粘结剂溶于N-甲基吡咯烷酮中制作正极浆料，以16μm的铝箔作为集流体，将正极浆料涂覆到铝箔上并干燥，制作极片，然后将将极片辗压，剪切分条制成正极极片，所述粘结剂为分子量100万以上的聚偏氟乙烯高聚物；