[发明专利]一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池，所述磷酸铁锂正极片包括正极集流体和正极敷料，所述正极敷料包括碳包覆磷酸铁锂正极材料、正极导电添加剂和正极粘结剂，其中，磷酸铁锂材料的一次颗粒粒径D50为300nm～900nm，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料表面包覆碳占所述碳包覆磷酸铁锂正极材料总重量的比例为0.8％～1.8％，所述正极敷料中所述正极导电添加剂占所述正极敷料总质量的比例为0.5％～2.5％，所述正极集流体上的所述正极敷料的涂布面密度为10mg/cm²～26mg/cm²，所述磷酸铁锂正极片的孔隙率为22％～42％。本发明中具有所述磷酸铁锂正极片的磷酸铁锂电池，其动力学及能量密度可达到较好的平衡，使得磷酸铁锂电池的综合性能最好。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池。

背景技术

随着移动电子设备的发展，电池的需求越来越大，对电池的容量、电压、使用寿命以及使用成本都提出了更高的要求。锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，但市面上的锂离子电池往往存在着电芯的安全性能差、低温性能差、容量低、单位体积容量低、功率低、以及循环性能差的多种缺点。其中，采用磷酸铁锂(LiFePO₄) 作为电极正极材料，可逆充放电比容量较高，同时又具有原料来源广泛、污染低、安全性好、循环寿命长等优势，是目前较为理想的动力形和储能形锂离子电池正极材料。

但现有的磷酸铁锂电池由于磷酸铁锂材料本征电导率低，导致磷酸铁锂电极片电导率低和磷酸铁锂电池的功率和动力学性能较低。所以在电池设计中必须采取多种措施提高磷酸铁锂极片的电导率，其中包括减小磷酸铁锂材料颗粒粒径，表面进行碳包覆，提高极片中导电碳含量，提高极片的电解液浸润性，减小极片的涂布面密度和进行材料本身掺杂改性等。然而减小材料颗粒粒径会降低极片压实密度，导致极片加工困难，并且会引起正极过多的氧化副反应，减少电池寿命，极片中导电碳含量和掺杂元素含量的提高则会降低电池容量和能量密度。

因此，提供一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池，以平衡磷酸铁锂电池的综合性能，实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂正极片、制备方法及电池，用于解决现有技术中磷酸铁锂电池综合性能差的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磷酸铁锂正极片，包括正极集流体和正极敷料，所述正极敷料包括碳包覆磷酸铁锂正极材料、正极导电添加剂和正极粘结剂，其中，磷酸铁锂材料的一次颗粒粒径D50为300nm～900nm，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料表面包覆碳占所述碳包覆磷酸铁锂正极材料总重量的比例为0.8％～1.8％，所述正极敷料中所述正极导电添加剂占所述正极敷料总质量的比例为0.5％～2.5％，所述正极集流体上的所述正极敷料的涂布面密度为10mg/cm²～26mg/cm²，所述磷酸铁锂正极片的孔隙率为22％～42％。

可选地，在所述正极敷料中，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料、所述正极导电添加剂和所述正极粘结剂的质量比为100-2-X:X:2，X的取值为0.5～2.5。

可选地，所述正极导电添加剂选自导电炭黑、超导碳黑、导电石墨和碳纳米管中的一种。

本发明还提供一种磷酸铁锂正极片的制备方法，包括以下步骤：

提供正极集流体、碳包覆磷酸铁锂正极材料、正极导电添加剂和正极粘结剂，其中，磷酸铁锂材料的一次颗粒粒径D50为300nm～900nm，所述碳包覆磷酸铁锂正极材料表面包覆碳占所述碳包覆磷酸铁锂正极材料总重量比例为0.8％-1.8％；

将所述碳包覆磷酸铁锂正极材料、所述正极导电添加剂和所述正极粘结剂按一定质量比进行混合，获得正极敷料，且所述导电添加剂占所述正极敷料总质量比例为0.5％-2.5％，加入溶剂，搅拌至体系呈均一状，获得正极浆料；