[发明专利]一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明申请公开了一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳，其正极片材料是由按质量百分比计的以下原料组成：磷酸铁锂92.93％‑95.96％，石墨烯0.2‑1.2％，多壁碳纳米管0.3％‑0.8％，单壁碳纳米管0.2％‑0.6％，电阻率小于2Ω·m粒径45nm‑55nm的超级导电碳黑0.6％‑1.0％，导电碳黑1.6％‑3.0％，聚偏氟乙烯1％‑2％，聚维酮分散剂0.1％‑0.5％。本发明的高功率磷酸铁锂启停锂离子电池安全性能好、材料成本低、放电平台高、比能量高、内阻小、持续放电电流大、瞬间放电电流高、循环性能好,以电池的额定充电电流充电，再以其充电电流的10倍电流进行放电，循环2000次后其容量保持率80％以上，电池在低温环境下放电性能好。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。磷酸铁锂电池，是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。

现有的磷酸铁锂离子电池正极活性物磷酸铁锂材料的热稳定性差、材料成本高、放电平台低、电芯比能低、循环性能差，3C充放800次容量保持率低于60％。

现有技术制备磷酸铁锂离子电池的过程中，存在着制备工艺流程过于简单，各材料处理不到位，导致磷酸铁锂离子电池的品质不稳定。

发明内容

本发明意在提供一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池及其制备方法，以解决上述背景技术中所出现的问题。

一种高功率磷酸铁锂启停锂离子电池，包括隔膜、电解液、铝塑膜、正极耳、负极耳；其特征在于，还包括正极片和负极片，所述正极片材料包括按质量百分比计的以下原料：磷酸铁锂92.93％-95.96％、石墨烯0.2％-1.2％、多壁碳纳米管0.3％-0.8％、单壁碳纳米管0.2％-0.6％、电阻率小于2Ω·m粒径45nm-55nm的超级导电碳黑0.6％-1.0％、导电碳黑1.6％-3.0％、聚偏氟乙烯1％-2％、聚维酮分散剂0.1％-0.5％。

正极片材料配方设计原理：

1、磷酸铁锂的作用是在电芯充放电过程中产生锂离子，是体现电芯容量的物质，其配比比例在92.93％-95.96％范围内是为了预留足够的比例给导电剂和粘结剂，磷酸铁锂的含量小于92.93％，电芯容量难以达到预设值，大于95.96％电芯极片容易脱粉或者导致电芯内阻过大。

2、石墨烯的导电性能是硅的10倍，在电极片中加入石墨烯可大幅度提高其导电性能，并且能够加快电池的充电速度。

3、在电池中加入多壁碳纳米管0.3％-0.8％、单壁碳纳米管0.2％-0.6％、超级导电碳黑0.6％-1.0％、导电碳黑1.6％-3.0％的作用是转导电子，上述物质在比例范围内能够提供充足的导电剂减小极片的内阻以及预留足够的空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥。

4、聚偏氟乙烯与聚维酮分散剂是粘结剂，将正极材料黏附在涂碳铝箔上，规定聚偏氟乙烯的含量在1％-2％，聚维酮分散剂在0.1％-0.5％是为了提供足量粘结剂将正极材料黏附到铝箔上，保证极片的加工性能及材料容量发挥，同时预留更多空间给活性物，且增加剂量也无助于活性物克容量发挥，还会增加电芯内阻，影响电芯容量性能。

进一步，所述负极片的材料包括按质量百分比计的以下原料：天然石墨92.6％-94.2％、电阻率小于2Ω·m粒径45-55nm的超级炭黑1.5％-2.5％、电导率大于10S/cm的高导电碳纤维1％-1.5％、羧甲基纤维素钠1.1％-1.7％、丁苯橡胶1.5％-2.2％、N-甲基吡咯烷酮0.7％-1.2％。