[发明专利]一种磷酸铁锂极片的制备方法及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂电池技术领域，针对磷酸铁锂极片制备方法存在孔隙率下降、孔完整性被破坏的问题，公开一种磷酸铁锂极片的制备方法，包括向磷酸铁锂活性浆料中加造孔剂后涂布得到初极片；将初极片干燥转化成半干燥状态，并控制造孔剂不造孔或少部分造孔，然后辊压、模切，再加热烘烤造孔，得到磷酸铁锂极片。本发明磷酸铁锂极片制备方法将加热干燥和造孔分开进行，造孔在辊压后进行，并保持半干燥状态，有效改善极片的涂层内部和表面孔隙状态，同时有效改善极片涂布时的干裂、辊压时的打皱、模切时极片边缘的掉料等情况，虽然制造成本与现有工艺相比增加，但是由于磷酸铁锂极片品质得到提升，整体上仍具有较大的收益。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂极片的制备方法及锂离子电池。

背景技术

磷酸铁锂电池具有循环寿命长、安全性高、价格低廉等优势，被广泛应用于电动大巴、电动乘用车、储能等领域。磷酸铁锂极片的制备过程一般是：混浆、涂覆、烘烤干燥、辊压、切片，混浆中加入造孔剂并在涂层烘烤干燥过程中分解造孔，使得涂层上带有丰富的孔隙，为电解液的浸润和吸收提供路径。

但是磷酸铁锂极片由于较厚的涂层厚度以及涂层后的辊压，使得涂层的孔隙率在极片加工过程中下降，同时孔隙受到挤压坍塌，造成电解液的浸润和吸收效率低、锂离子迁移速率慢以及电池内阻变大等问题，并进一步导致倍率性能差、放电强度低等电池失效表现，影响极片及电池性能。中国专利申请CN201811262061.X，专利名称“一种锂离子电池用二次雾化造孔方法”，公开了将涂层烘干造孔后通过含有造孔剂蒸汽的喷雾箱内喷雾，然后辊压后再热处理，使得造孔剂分解造孔，形成二次造孔。但是该方法主要是改善表面的孔隙，极片内层的孔隙依旧没有改善，且辊压时也会影响成孔效果。中国专利申请CN201911061871.3，专利名称“一种极片及其制备方法和锂离子电池”，公开了将活性浆料涂覆后得到极片，然后在具有凸出辊纹的压辊下冷压处理，再涂覆造孔剂后加热造孔，该方法仍然只是改善了极片表层的孔隙。

进一步的，磷酸铁锂材料由于本身导电性差，材料厂家为了提高导电性，一般方法是将材料粒径做成很小(纳米级)及进行碳包覆。这样虽然提高了材料的导电性，但增加了材料加工性能的难度。由于材料粒径小、比表面积大、压实密度小，造成在电池制作匀浆过程中，浆料的固含量很低，一般只有50％左右，从而导致涂覆时极片容易干裂，尤其是高面密度涂覆、辊压时极耳位置容易折皱、模切时极片边缘容量掉料，且高面密度下电极较厚，电解液浸润困难，离子迁移路径加长，极化加大，影响极片及电池性能。

发明内容

针对现有磷酸铁锂极片制备方法存在孔隙率下降、孔完整性被破坏的问题，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂极片的制备方法，可保持极片较高的孔隙率和孔完整性。

本发明的另一目的为提供一种通过上述方法得到的磷酸铁锂极片。

本发明的另一目的为提供含有上述磷酸铁锂极片的锂离子电池。

本发明提供如下的技术方案：

一种磷酸铁锂极片的制备方法，包括以下步骤：

(1)向磷酸铁锂活性浆料中加造孔剂分散均匀，然后均匀涂覆在极片基材上得到初极片；

(2)将初极片干燥转化成半干燥状态，并控制造孔剂不造孔或少部分造孔，然后辊压、模切，得到半干燥极片；

(3)将半干燥极片加热烘烤造孔，得到磷酸铁锂极片。

本发明的技术方案中，将磷酸铁锂活性浆料涂覆在基材上制成初极片后进行干燥，其中磷酸铁锂活性浆料即为常规的磷酸铁锂正极浆料，包含磷酸铁锂主材、导电剂、粘结剂以及溶剂。由于本发明的创新性体现在工艺改进上，磷酸铁锂正极浆料为一般常规配方即可，即磷酸铁锂主材、导电剂、粘结剂的质量比为(90～96):(2～5):(2～5)，而溶剂用量与上述组分得到的干粉质量总和相当。造孔剂添加量也为常规添加量，即磷酸铁锂主材的0.5～5wt％。