[发明专利]一种正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制作方法

说明书

本发明涉及一种正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制作方法。该方法是按质量比(92~96):(1~4):(2~6)称取磷酸铁锂粉末、导电炭黑和聚偏氟乙烯粉末分别真空烘烤备用；将聚偏氟乙烯粉末分散于N甲基吡咯烷酮溶液中搅拌得到聚偏氟乙烯胶液；将导电炭黑加入到聚偏氟乙烯胶液中再将磷酸铁锂粉末加入到聚偏氟乙烯胶液中，得到磷酸铁锂浆料；过筛后涂敷在铝箔的上下表面得到磷酸铁锂极片；将氮化钛纳米粉末配制氮化钛悬浮液，用超声雾化制备系统将喷涂于极片上下表面，最后进行辊压，得到表面沉积氮化钛的磷酸铁锂正极极片。本发明将氮化钛纳米颗粒喷涂在磷酸铁锂正极片表面，提高了大电流充放电性能，步骤简单，易于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制作方法，属于锂离子电池制作技术领域。

技术背景

锂离子电池具有比能量密度高、工作电压平台高、循环寿命长、无记忆效应及绿色环保等优点，已经广泛应用于便携式小型设备、笔记本电脑、航天航空领域、电动交通工具、新能源汽车和大型储能电站等领域。从2009年开始实施“十城千辆”以来，我国持续、大力的推动新能源汽车行业的发展。在新能源汽车的推动下锂电池产业2014年可谓高歌猛进。新能源汽车的发展必须保证使用安全可靠、性能稳定和成本低廉的动力电池，其中安全可靠是首位的，没有安全就不会有新能源汽车产业的未来。新能源电动汽车目前动力电池主要是主要以磷酸铁锂电池和三元锂电池为主。磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质，因此拥有良好的安全性。然而，电池参数的不一致性严重影响了电池组使用寿命，其中电池的运行温度是重要技术影响因素之一。电池平均温度越高，温度不均匀程度越高，电池组循环寿命越短。不均匀的温度分布会导致并联支路间电流分配不均，从而恶化单电池老化速率的一致性。另外，电池极片内部孔隙结构还会严重阻碍电子在极片内部的输运行为，这很大程度上限制了磷酸铁锂电池大电流充放电性能的进一步改善。因此，提高磷酸铁锂电池极片的内部电导能力和改善单体电池之间温度均衡性是增强磷酸铁锂电池组性能的一种有效途径。

发明内容

为了解决磷酸铁锂电池组使用过程中存在的上述问题，本发明提供一种正极极片表面沉积氮化钛的锂离子电池制作方法，通过往电池极片内部孔隙填充具有高电导率和高热导率的氮化钛纳米颗粒，既增强极片内部电子的输运能力，又可以改善电池的温度均衡性，进而提高磷酸铁锂电池的电化学性能。

为实现本发明的目的采用的技术方案是：

1、表面沉积氮化钛的磷酸铁锂正极极片制作

（1）按质量比(92~96):(1~4):(2~6)称取一定质量的磷酸铁锂粉末、导电炭黑和聚偏氟乙烯粉末，以80~110℃的温度分别真空烘烤8~24小时备用。

（2）将聚偏氟乙烯粉末分散于N甲基吡咯烷酮溶液中，以15~30赫兹的搅拌速度搅拌1~5小时得到聚偏氟乙烯胶液。

（3）将导电炭黑加入到聚偏氟乙烯胶液中搅拌2~6小时，搅拌速度为15~30赫兹。然后将磷酸铁锂粉末加入到聚偏氟乙烯胶液中，并在真空条件下搅拌1.5~10小时，搅拌速度为15~30赫兹，得到磷酸铁锂浆料。

（4）使用不锈钢筛网对磷酸铁锂浆料进行过筛，使用转移式涂布机将过筛后的磷酸铁锂浆料涂敷在铝箔的上下表面得到磷酸铁锂极片。

（5）将氮化钛纳米粉末分散于去离子水中并超声分散2~20小时，配制成浓度为0.01~0.5克/升的氮化钛悬浮液。

（6）用超声雾化制备系统将得到的氮化钛悬浮液雾化成小雾滴，并将氮化钛雾滴喷涂于步骤（4）制作的磷酸铁锂极片上下表面，喷涂过程中通过加热板对磷酸铁锂极片进行加热。

（7）利用对辊机对喷涂过纳米氮化钛的磷酸铁锂极片进行辊压，其压实密度为2.00~2.40克/cm³，得到表面沉积氮化钛的磷酸铁锂正极极片。