[发明专利]一种超高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种超高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法。本发明的超高倍率磷酸铁锂电池包括至少两个并联和/或串联的单体电芯，所述单体电芯为全极耳卷绕式电芯，所述单体电芯的正极活性物质为纳米磷酸铁锂，负极活性物质为中间相石墨和软碳包覆石墨，中间相石墨和软碳包覆石墨的质量比为(2.5～3.5)～(6.5～7.5)。本发明的磷酸铁锂电池在保证安全稳定的前提下，具有85Wh/Kg以上的能量密度，并且能够在安全工况下以10～40C的超高放电倍率持续放电，以40～70C超高放电倍率脉冲循环放电。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种超高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有较高的比能量以及比功率、较快的响应速度，被广泛应用于电动汽车以及电子设备等领域。大功率设备在运行过程中常需要高倍率放电的供电系统，但是传统的蓄电池储能系统中的锂离子电池均存在放电倍率较低的问题。因此为满足大功率设备的使用需求，需要大量的锂离子电池串并联使用，从而使得蓄电池储能系统的体积、重量均有所增加，导致蓄电池储能系统的生产、运输成本均提高。同时，由于锂离子电池个体的差异性，其电学性能不均一，大量的锂离子电池串并联使用时不断的充放电过程中锂离子电池之间的电压差距越来越大，从而影响到蓄电池储能系统的充放电性能，从而降低了蓄电池储能系统的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超高倍率磷酸铁锂电池，该锂电池具有较高的放电倍率。

本发明的目的还在于提供一种上述超高倍率磷酸铁锂电池的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种超高倍率磷酸铁锂电池，包括至少两个并联和/或串联的单体电芯，所述单体电芯为全极耳卷绕式电芯，所述单体电芯的正极活性物质为纳米磷酸铁锂，负极活性物质为中间相石墨和软碳包覆石墨，中间相石墨和软碳包覆石墨的质量比为(2.5～3.5)：(6.5～7.5)。

本发明通过优化磷酸铁锂电池的结构以及正负极活性物质来优化锂离子电池的放电倍率性能。本发明的磷酸铁锂电池在保证安全稳定的前提下，具有85Wh/Kg以上的能量密度，并且能够在安全工况下以10～40C的超高放电倍率持续放电，以40～70C超高放电倍率脉冲循环放电。本发明的磷酸铁锂电池作为大功率设备的储能系统使用时，满足了储能系统在体积与重量的约束下对放电功率的需求。

所述超高倍率磷酸铁锂电池包括正、负极柱，所述正、负极柱通过连接片与单体电芯的正、负全极耳相连接。优选的，与正极柱和单体电芯正全极耳相连的连接片为厚度1～1.5mm、宽度8～12mm的铝集流体，与负极柱和单体电芯的负全极耳相连的连接片为厚度0.8～ 1.2mm、宽度8～12mm的铜集流体。上述连接片具有较大的横截面积，则具有较强的过流能力。

所述连接片为U形，所述U形连接片具有开口，单体电芯的全极耳由所述开口插入U形连接片，单体电芯分为两组，所述两组单体电芯分别与对应的U形连接片的内侧面连接。单体电芯分为两组时根据单体电芯的个数进行分组，可采取平均的方式分组也可以随机分组。

通过控制单体电芯的个数来进一步控制电池的重量，优选的，所述单体电芯的个数为四个，两两并联连接后形成所述两组。具体连接方式为：先将4个单体电芯两两并联连接，形成两组大电芯，然后将两个大电芯分别与连接片的内侧面相连接即两个大电芯通过连接片并联连接。

优选的，连接的方式为高分子扩散焊焊接。研究表明，采用高分子扩散焊焊接的方式较为牢固可靠，能够降低内阻，从而保证磷酸铁锂电池的倍率性能的同时降低充放电过程中的温升。试验表明本发明的磷酸铁锂电池在55C脉冲放电时壳体温升小于25℃。

本发明的磷酸铁锂电池中，单体电芯中包括隔膜，所述隔膜为锂离子电池常用的隔膜。优选的，所用隔膜为设有涂层的聚苯烯隔膜或聚丙烯隔膜。其中隔膜的孔隙率为40～50％，厚度为12～16μm。涂层为陶瓷涂层、水性涂层、聚偏氟乙烯涂层中的一种或多种。