[发明专利]一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池及其制备方法，通过增强磷酸铁锂的导电性及减轻软包电芯重量这两方面实现能量密度的提升，引入了具有一维线性结构的碳纳米管，具备较大的长径比，形成致密的一维导电网络，使正极极化小，导电性提高，倍率循环性好，电压平台较高，同时涂炭铝箔、涂炭铜箔、双面陶瓷隔膜、控制保液系数等减重实现能量密度提升。

技术领域

本发明属于锂电池领域，具体地说，涉及一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池及其制备方法。

背景技术

目前磷酸铁锂锂电池受限于材料本身克容量低、导电性差等缺点，使磷酸铁锂在能量密度上不具备优势。在现有配方中活性物质比例较低，普通铜箔、铝箔导电、粘结性、轻量化较差，导致能量密度难以满足目前市场对动力磷酸铁锂电池的需求。本发明将磷酸铁锂电池能量密度提升到176Wh/Kg,对能量密度提升效果显著。

因磷酸铁锂材料本身导电性差、与铝箔材粘结性差，需要较多导电炭黑、PVDF来改善，这样就压缩了配方中关键的活性物质的比例，容量提升困难；同时铝箔、隔膜、电解液重量也限制了能量密度的提升；目前磷酸铁锂软包电芯能量密度在128Wh/kg-150Wh/kg，与三元材料体系相比不具有能量密度优势。

有鉴于此特提出本发明。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池及其制备方法，为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池，包括铝塑膜壳体、正极片、负极片、陶瓷隔膜、电解液，所述正极片由包括正极集流体、包覆正极集流体的正极材料，所述负极片包括负极集流体、包覆负极集流体的负极材料，所述陶瓷隔膜包括PP/PE基膜、涂覆在基膜两面的氧化铝粉末陶瓷层，所述正极集流体由涂覆1-2um导电炭黑和10-12um铝箔组成，所述负极集流体为涂覆1-2um导电炭黑和6-8um铜箔组成。

进一步地，所述正极材料的质量组分包括97.5％-98.5％的正极活性物质、0.2％-1.0％的纳米级导电剂、1.0％-1.5％的聚偏氟乙烯。

进一步地，所述正极材料由正极活性物质磷酸铁锂、一维结构纳米级导电剂和聚偏氟乙烯组成，所述一维结构纳米级导电剂为VGCF、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的一种或任意组合。

进一步地，所述负极材料的负极活性物质为10％-20％氧化亚硅掺混80％-90％纯人造改性石墨的硅碳负极。

进一步地，所述负极材料的各组分质量配比是负极活性物质：导电炭黑:羧甲基纤维素钠：丁苯橡胶＝(95％-97％):(0.8-1.2％):(1.0-1.3％):(2.0-2.5％)。

进一步地，所述PP/PE基膜的厚度为14um，两面陶瓷涂层的厚度为8um，陶瓷隔膜的总厚度为22um。

进一步地，所述正极片的净面密度为0.32-0.34g/1000mm²，压实密度为2.3-2.8g/cm³。

如上述一种高能量密度磷酸铁锂体系软包电池的制备方法，包括正极配料、负极配料、正负极制片、装配与封装、注液与活化、化成、二封7个步骤，所述正负极制片步骤制成上述权利要求1-7任一所述正极片和负极片。

进一步地，所述化成步骤为：采用高温夹具化成，温度控制在60-70℃，化成压力260-300KPa/m²，分三步化成充电，三步化成电流分别为0.02C、0.2C、0.36C，充电时间分别为10min、60min、100min,化成SOC据实际容量控制在78-82％。

进一步地，所述二封步骤为：二封抽真空，保液系数在4.55-4.70g/Ah。