[发明专利]一种磷酸钒锂与石墨C体系锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种磷酸钒锂与石墨C体系锂离子电池及其制备方法。

背景技术

作为替代化石类能源的锂离子电池新近发展十分迅猛，其以容量密度高，对环境无污染等优点，获得了人们的普遍关注，并在电动汽车、大型储能等领域得到了广泛的应用。

在众多的锂离子电池材料中，磷酸钒锂(Li3V2(PO4)3)是新兴的锂离子电池材料，属于单斜结构，单斜结构具有锂离子扩散系数高，脱嵌性能好的优点，因此磷酸钒锂电池低温性能、倍率充放电性能优异。磷酸钒锂每个晶体结构最多可有3个锂离子脱嵌，理论克容量最高可达200mAh/个以上。磷酸钒锂相较于锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂等其他正极材料具有更高的容量密度和电压平台。

磷酸铁锂环境友好、放电电压平稳，具有良好的热稳定性和优良的循环特性，但磷酸铁锂容量密度低、低温性能差、倍率充放电性能差。而磷酸钒锂晶体单元内有3个锂离子可以脱嵌，容量密度远高于磷酸铁锂，且磷酸钒锂具有单斜结构，低温性能、倍率充放电性能较磷酸铁锂优异。磷酸钒锂电压平台高于磷酸铁锂，在相同电压下磷酸钒锂电池串联只数少于磷酸铁锂电池只数，降低成本，节省能源。

本发明涉及的正极采用油性粘合剂，避免了使用水性粘合剂导致的磷酸钒锂与水的长时间直接接触，不会引入结晶水，从而也避免了电池产气、电极反应不良以及由此引发的容量发挥差、循环性能差、安全性差等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以磷酸钒锂为正极、以石墨C为负极的锂离子电池及其制备方法。采用该配方及其制备方法制得的锂离子电池容量密度高、电压平台高、循环寿命长、低温性能优异、倍率充放电性能好。

本发明解决其技术问题的主要技术方案如下：

一种磷酸钒锂与石墨C体系锂离子电池，其正极材料由磷酸钒锂86％-96％、油性粘合剂1％-10％、导电剂2％-10％组成，其负极由石墨C86％-96％、水性粘合剂1％-10％、水性分散剂1％-10％、导电剂1％-10％组成；其中，百分数均为质量百分比。

优选的技术方案为：所述油性粘合剂为PVDF7200、PVDF9300、PVDF900、PVDF5130中的至少一种。

优选的技术方案为：所述的水性粘合剂为丁苯橡胶类化合物SBR，所述的水性分散剂为羧甲基纤维素钠CMC。

优选的技术方案为：所述导电剂为SP、导电石墨、超导炭黑、碳纳米管中的至少一种。

上述的锂离子电池的制备方法，包括如下步骤：

1)正极片的制作：将上述的正极材料溶于NMP中，经高速搅拌后得正极浆料，将正极浆料均匀的涂布于铝箔上，铝箔经过真空烘烤6-12小时后，滚压、分切成正极片；

2)负极片的制作：将上述的负极材料溶于水中，经高速搅拌后得负极浆料，将负极浆料均匀的涂布于铜箔上，铜箔经过真空烘烤6-12小时后，滚压、分切成负极片；

3)正、负极片分别经过真空烘烤24-48小时后，将正极片、隔膜、负极片层叠成电芯；

4)电芯装于电池壳体中，经过真空烘烤48-96小时后，注液、化成和分容制得锂离子电池。

优选的技术方案为：所述的正空压力为-0.07～-0.1MPa。

优选的技术方案为：所述的烘烤温度为70～120℃。

本发明的优点和有益效果为：本发明涉及的锂离子电池容量密度高、电压平台高、循环寿命长、低温性能优异、倍率充放电性能好，特别适合于高寒地区的混合动力汽车、纯电动汽车、汽车启动电源、大型电站储能系统等。

附图说明

图1是本发明实施例1锂离子电池的充电曲线图；图2是本发明实施例1锂离子电池的放电曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不局限于此。

下述一种磷酸钒锂与石墨C体系锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳。

隔膜为：PP材质单层隔膜；电解液为：1.2mol/L LiPF6溶液，溶剂成分为EC∶DMC∶EMC＝1∶1∶1；外壳为铝制壳体。

实施例1

正极材料包括：88％的磷酸钒锂、6％的PVDF5130、6％的SP；

负极材料包括：90％的石墨C、3％的CMC、3％的SBR、4％的SP。

锂离子电池具体制备方法如下：