[发明专利]一种改善低温高倍率充放电性能的磷酸铁锂电池

说明书

本发明公开一种改善低温高倍率充放电性能的磷酸铁锂电池，涉及磷酸铁锂电池技术领域，包括依次由正极片、隔膜、负极片依次热复合叠加而成的电芯、电解液，正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极材料，负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料；正极材料包括95.0‑97.0％磷酸铁锂、1.0‑2.0％导电炭黑、0.5‑1.0％碳纳米纤维和1.5‑3.0％PVDF；负极材料包括：95.5‑96.8％石墨、0.4‑0.7％导电炭黑、0.015‑0.03％碳纳米管、1.0‑1.5％CMC和1.6‑2.0％SBR；电解液包括电解质、溶剂和添加剂。本发明的有益效果在于：各组分之间协同配合，使锂离子电池具有良好的低温放电性能和功率性能。

技术领域

本发明涉及磷酸铁锂电池技术领域，具体涉及一种改善低温高倍率充放电性能的磷酸铁锂电池。

背景技术

目前锂离子电池以其轻便、高能量密度、自放电小、寿命长、高放电功率和环保优势已被广泛应用。锂离子电池包括正极、负极、隔膜及电解液四大材料部分，该四大材料部分直接影响着锂离子电池的性能，然而目前的锂离子电池由于受到上述四大材料部分自身性能的限制。特别是在-20℃以下低温条件下，随着电解液粘度增大，电导率降低，使得电解液与电极界面的阻抗和电荷转移阻抗增大。尤其是低温大倍率充电时，负极将出现锂金属析出与沉积，沉积的金属锂易与电解液发生不可逆反应消耗大量的电解液，电池的内阻明显增大，这将会极大破坏电池的低温性能、循环寿命及安全性能。因此改善锂离子电池的低温高倍率性能已成为摆在广大锂离子电池科学研究者面前迫切需要解决的一个重要难题。

公开号为CN104810516A的专利公开一种改善低温充放电性能的锂离子电池，该锂离子电池容量为20Ah，在-15℃小电流充放电的情况下具有优异的容量保有率，该电池在-30℃低倍率(0.2C)下具有88％的容量保持率，但该专利未说明在-20℃温度以下条件高倍率放电性能及内阻情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于现有技术中的锂离子电池，特别是磷酸铁锂电池在低温条件下内阻增大及高倍率放电功率不足的问题，提供了在低温-20℃、-25℃下，能够降低电池内阻，提高电池放电容量及高倍率放电功率的锂离子电池。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：

一种改善低温高倍率充放电性能的磷酸铁锂电池，包括依次由正极片、隔膜、负极片依次热复合叠加而成的电芯、电解液，所述正极片包括正极集流体和涂覆在正极集流体上的正极材料，所述负极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极材料；

所述正极材料主要由以下质量百分比的原料制成：95.0-97.0％磷酸铁锂、1.0-2.0％导电炭黑、0.5-1.0％碳纳米纤维和1.5-3.0％PVDF；

所述负极材料主要由以下质量百分比的原料制成：95.5-97.0％石墨、0.4-0.7％导电炭黑、0.015-0.03％碳纳米管、1.0-1.5％CMC和1.5-2.5％SBR；

所述电解液包括电解质、溶剂和添加剂，所述电解质包括六氟磷酸锂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯脂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、硫酸亚乙酯、双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。

有益效果：本发明对正负极材料、隔膜、电解液进行改进，正极材料采用磷酸铁锂，导电炭黑，碳纳米纤维，碳纳米管以及PVDF组成的正极导电体系；负极材料采用人造改性石墨，导电炭黑，碳纳米管，CMC及SBR组成的负极导电体系；各组分之间协同配合，使锂离子电池具有良好的低温放电性能和功率性能。

优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸丙烯酯(PC)。

优选地，所述EC、EMC、DMC、PC的质量比为20：52：23：5或35：45：15：5。