[发明专利]一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子蓄电池，特别是一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池。

背景技术

石油资源紧缺和环境污染严重是全世界高度关注的两大热点，其中燃油交通工具是耗油重点和主要空气污染源，而电动交通工具是缓解能源、环保问题的有效手段，各国都在大力研究、开发和产业化从基础零配件到整车的产品。作为关键零部件的动力电池，磷酸铁锂电池是公认的最好的电池之一。它具有安全性能高、循环寿命长、储存容量高、耐高温等优点，可广泛用于对电池安全性要求极高的矿灯、电动车、电动工具，以及军用通讯领域和航天领域等。相比传统的铅酸电池，以及新型的燃料电池、镍氢电池、锰酸锂电池，优势很明显。目前，磷酸铁锂电池已经开始逐步渗透到各个应用领域。随着设备工艺的改进和产量的提升，磷酸铁锂电池终将全面推广，行业将进入快速发展通道，市场对磷酸铁锂新一代锂离子动力电池的需求锐增。

但是随着磷酸铁锂锂离子动力电池应用领域的不断推广，其差强人意的低温性能也一直备受关注。常规设计方案的锂离子电池在低温条件下容量迅速衰竭，甚至在负极表面出现析锂，存在一定的安全隐患。一般情况下，对于单只电芯而言，其0℃时的容量保持率约60-70％，-10℃时为40-55％，-20℃时为20-40％。这样的性能显然不能满足动力电源在低温环境下的使用要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服磷酸铁锂锂离子动力电池低温性能差的现状，在不降低其他性能指标的前提下，具有更加优异的低温性能，极大地拓展磷酸铁锂锂离子动力电池的应用范围，有利于电动汽车在低温地区的推广和寒冷冬季的正常使用，具有重要的社会和经济意义。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳、盖板和极柱，所述正极片中的正极料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述正极活性物质为纳米化并经非连续石墨烯结构包覆的磷酸铁锂，其中纳米化磷酸铁锂的中值粒径为5-10nm，石墨烯为3-8层多层石墨烯，包覆面积占磷酸铁锂材料总表面积的40%-70%。

所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

所述导电剂为碳纤维、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。

所述正极活性物质的重量为正极料总重量的80-98%，粘结剂重量为正极料总重量的1-14%，导电剂的重量为正极料总重量的1-12%。

所述负极片中的负极料包括负极活性物质、粘结剂、导电剂，所述负极活性物质组分及重量百分比为：

中间相碳微球    84-98%

碳纤维          1-8%

人造石墨        1-8%。

所述粘结剂为聚偏氟乙烯。

所述导电剂组分及重量百分比为：

乙炔黑          50-70%

碳纳米管        30-40%

石墨烯          0-10%。

所述负极活性物质的重量占负极料总重量的85-97%，所述粘结剂重量占负极料总重量的1-8%，所述导电剂的重量占负极料总重量的1-8%。

所述电解液为含有1-2mol/L的锂盐的有机混合溶液。

所述电解液中，锂盐为六氟磷酸锂，有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯其中2-4种的混合物。

所述电解液还包括添加剂，所述添加剂为亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或几种。

所述正极片厚度为130-150μm，所述负极片厚度为60-100μm。

所述电池为叠片式结构，叠片上的极耳超声焊接后，与极柱超声焊或铆接在一起。

一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳、盖板和极柱，其特征在于，

所述正极片中的正极料，包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述正极活性物质为纳米化并经非连续石墨烯结构包覆的磷酸铁锂，其中纳米化磷酸铁锂的中值粒径为5-10nm，石墨烯为3-8层多层石墨烯，包覆面积占磷酸铁锂材料总表面积的40%-70%，所述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述导电剂为碳纤维、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种，所述正极活性物质的重量为正极料总重量的80-98%，粘结剂重量为正极料总重量的1-14%，导电剂的重量为正极料总重量的1-12%；所述负极片中的负极料，包括负极活性物质、粘结剂、导电剂，所述负极活性物质组分及重量百分比为：

中间相碳微球    84-98%