[发明专利]一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池及其低温放电方法

说明书

本发明公开了一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池以及低温放电方法，属于电池技术领域。所述低温磷酸铁锂锂离子动力电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池壳体柱，所属正极片中的正极料由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体组成，正极活性物质采用碳包覆磷酸铁锂材料，碳包覆磷酸铁锂中纳米碳层的厚度为2‑5nm厚，所述粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，集流体采用铝箔。本发明通过双‑1，6‑亚己基三胺五亚甲叉膦酸与Fe²⁺离子的鳌合，原位形成碳层可以显著降低膦酸锂晶粒的生长活化能，获得单一晶体碳包覆膦酸锂复合材料，提高电池低温环境下的电化学性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池及其低温放电方法。

背景技术

锂离子电池作为新型储能装置，可以实现化学能与电能之间的互换，为合理有效地开发和利用新能源提供了重要途径。理离子电池具有高比能量，自放电小等优点，因此迅速占据了移动电子产品的主要市场。为应对能源短缺和环境恶化的问题，世界各国要求使用新能源汽车取代燃油汽车，其中理离子电池汽车具有续航里程长、功率大的特点，被认为是理想之选。但是目前仍然有一些问题阻碍着理离子电池的技术发展，尤其是电池的使用寿命和温度适用范围，极大程度上限制了理离子电池的应用。

随着科学技术的迅速发展，人类对于生存空间的不断探索，电子设备在各种极端条件下的应用越来越多，对于理离子电池的要求也越来越高。特别是近年来，我国在航天科技、深海探索、深海开采和极地研究等领域，取得了重大成就。但是，在低温下，理离子电池的电解液会出现粘度增大、导电率下降、SEI膜的阻抗增加，以及理离子通过电极/电解液界面的速度下降等一系列的问题，最终导致理离子电池的性能迅速下降，乃至完全失效。这就迫切的需要研究出适用于较低温度环境的理离子电池。

中国专利文献″一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池(专利号为：ZL201310703288.4)″公开了一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、外壳、盖板和极柱，所述正极片中的正极料包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述正极活性物质为纳米化并经非连续石墨烯结构包覆的磷酸铁锂，其中纳米化磷酸铁锂的中值粒径为5-10nm，石墨烯为3-8层多层石墨烯，包覆面积占磷酸铁锂材料总表面积的40％-70％；所述粘结剂为聚偏氟乙烯；所述导电剂为碳纤维、乙炔黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种。该发明的低温磷酸铁锂锂离子动力电池的低温性能得到极大提高，磷酸铁锂电池充满电后，在-40℃±2℃下贮存20h，但是仍然存在电化学性能有待提高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池以及低温放电方法，以解决在中国专利文献″一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池(专利号为：ZL201310703288.4)″公开的基础上，如何优化组分、用量、工艺等，从而提高低温磷酸铁锂锂离子动力电池电化学性能的问题。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池壳体柱，

所属正极片中的正极料由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体组成，正极活性物质采用碳包覆磷酸铁锂材料，碳包覆磷酸铁锂中纳米碳层的厚度为2-5nm厚，其中碳包覆磷酸铁锂的制备方法为称取双-1，6-亚己基三胺五亚甲叉膦酸、碳酸亚铁、氢氧化锂溶解于去离子水中，然后加入石墨烯，石墨烯用量为氢氧化锂用量的二分之一，磁力搅拌至溶解，再将溶液转移至不锈钢反应釜中，在175-185℃下反应5-7h，经冷却、洗涤和抽滤步骤后，于真空条件下干燥，得前驱体粉末；将所述前驱体粉末放入管式炉中，在高纯Ar气的保护下，升温至700℃，保温120min，即得；

所述粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，集流体采用铝箔；所述正极活性物质、粘结剂、导电剂的用量比为(82-93)∶(2-8)∶(6-12)；