[发明专利]一种锂离子电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池及其制备方法，特别是一种采用磷酸铁锰锂作为电池正极材料的高能量密度、长寿命的锂离子电池及其制备方法。

背景技术

随着锂电技术的不断发展，锂电技术的不断完善和改善，锂离子电池已经逐渐地进入到新能源汽车领域和储能电池领域。国务院在《节能与新能源汽车产业发展规划》提到在2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。如果未来储能电池市场打开，未来将带来更大的商机。

目前大量应用在纯电动汽车和储能项目所应用的电池体系为磷酸铁锂电池。由于磷酸铁锂使用寿命长，可以满足长使用周期的质量保障。安全性能好，在针刺、短路、过冲的情况下可以不爆炸、不起火、不冒烟，且电池成本低等因素使该体系电池一直被动力电池和储能电池制造厂家所青睐。但是该体系电池有一个致命缺陷就是能量密度低，一般情况下制作的磷酸铁锂单体电芯能量密度只有130Wh/kg，较为优秀的厂家也只是160Wh/kg，这就使得使用磷酸铁锂体系动力电池的新能源汽车一次充电最多只能行驶300km左右，不能满足使用的要求。因此许多厂家开始逐步研发能量密度更高的三元系电池，但存在安全性能和使用寿命下降的问题。如何在保持原先使用寿命、安全性、成本优势的同时进一步提升电池的能量密度，成为行业内亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种寿命长、安全性能好且成本低的高能量密度的锂离子电池及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种锂离子电池，包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体与所述电芯之间，其中，所述正极片包括分子式为LiFe_xMn_yM_zPO₄/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05≤y≤0.4、0.005≤z≤0.05，M为掺杂金属或金属氧化物。

上述的锂离子电池，其中，所述磷酸铁锰锂材料为LiFe_0.8Mn_0.2Mg_0.005Ti_0.045PO₄/C、LiFe_0.6Mn_0.4Mg_0.006Ti_0.034PO₄/C或LiFe_0.95Mn_0.05Mg_0.008Al_0.042PO₄/C。

上述的锂离子电池，其中，所述负极片包括石墨系材料或硅系材料，所述硅系材料包括硅碳复合材料，其中硅碳复合材料中硅的含量占总材料重量比的3%～20%。

上述的锂离子电池，其中，其中M为Mg、Ti、Al或Zn中的一种或两种混合物。

为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种锂离子电池的制备方法，其中，包括如下步骤：

S100、制备极片浆料，包括：

S101、制备正极浆料：将正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入到混料机中进行混料，得到正极浆料，其中，所述正极材料包括分子式为LiFe_xMn_yM_zPO₄/C磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05≤y≤0.4、0.005≤z≤0.05，M为掺杂金属或金属氧化物；

S102、制备负极浆料：将负极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入混浆机中进行混料，得到负极浆料；

S200、制备极片：分别将所述的正极浆料和负极浆料涂覆到基体上并烘干滚压为正极片和负极片；

S300、组装电池：将所述正极片和负极片分别裁成需要的尺寸并组装成电芯，将所述正极片的极耳和负极片的极耳分别连接成为电池的正极和负极，并将所述电芯装入电池壳体内；

S400、注液、化成：将电解液注入到所述电池壳体内，然后将所述电池壳体封口并进行分容化成。

上述的锂离子电池制备方法，其中，所述步骤S200进一步包括：