[发明专利]一种宽温型磷酸锰铁锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种宽温型磷酸锰铁锂电池及其制备方法。本发明提供的宽温型磷酸锰铁锂电池，包括：正极片、隔膜、电解液、负极片和电池外壳；其中，所述正极片包括：正极集流体和复合于所述正极集流体表面的正极涂层；所述正极涂层由正极浆料形成；所述正极浆料包括以下质量份的组分：100份磷酸锰铁锂活性材料，0.2～1份有机单体，0.3～2.5份导电剂，0.1～1份碳纳米管，0.5～1.5份粘结剂，100～150份有机溶剂，所述有机单体为吡咯单体、噻吩单体和苯胺单体中的至少一种。本发明提供的宽温型磷酸锰铁锂电池能够有效提高电池的循环稳定性和低温性能。

技术领域

本发明涉及能源材料领域，特别涉及一种宽温型磷酸锰铁锂电池及其制备方法。

背景技术

磷酸锰锂材料(LiMnPO₄)与磷酸铁锂材料(LiFePO₄，简称LFP)都具有橄榄石型晶体结构，因此二者有相似的理论比容量(170mAh/g)，但是磷酸锰锂的放电电压为4.1V，高于磷酸铁锂(3.4V)，相同条件下，利用磷酸锰锂取代磷酸铁锂正极，可以将电池的能量密度提高20％左右。但是磷酸锰锂材料的电导率更低，其组装的电池不适合大功率充放电，同时锰离子在充电过程中会发生姜泰勒效应以至于引起结构的坍塌和锰离子的溶出等，进而导致电池循环性能的不可逆衰减。为了综合磷酸铁锂的稳定性和磷酸锰铁锂的高电压，可以制备磷酸锰铁锂(LiFe_xMn_1-XPO₄，简称LFMP)材料，该材料并非磷酸铁锂与磷酸锰锂的简单组合，而是均一稳定的固溶体。由于锰离子半径较大于铁离子半径，因此相比于磷酸铁锂，锰离子的引入可以扩宽锂离子扩散通道；同时铁离子的电子跃迁能隙小于锰离子，因此相比于磷酸锰锂，该材料又具有更优良的动力学性能。

虽然LFMP材料有不错的电化学性能，但是仍然存在橄榄石型正极材料的共性问题，比如，由于材料中没有连续的MO6网络，仅仅是通过PO4网络连接，使得电子传输阻力较大，材料电阻率过高，电池的倍率性能较差等。而且，LFMP中，锰离子的含量越高，材料的倍率性能下降越严重，同时循环稳定性和低温性能也越差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种宽温型磷酸锰铁锂电池及其制备方法。本发明提供的宽温型磷酸锰铁锂电池能够有效提高电池的循环稳定性和低温性能。

本发明提供了一种宽温型磷酸锰铁锂电池，包括：正极片、隔膜、电解液、负极片和电池外壳；其中，所述正极片包括：正极集流体和复合于所述正极集流体表面的正极涂层；

所述正极涂层由正极浆料形成；

所述正极浆料包括以下质量份的组分：

所述有机单体为吡咯单体、噻吩单体和苯胺单体中的至少一种。

优选的，所述正极片的活性材料面载量为250～310g/m²。

优选的，所述负极片包括：负极集流体和复合于所述负极集流体表面的负极涂层；

所述负极涂层中的负极活性材料为硅炭负极材料；

所述硅炭负极材料中的硅含量为3wt％～5wt％。

优选的，所述硅炭负极材料为氧化硅-碳纳米颗粒复合材料。

优选的，所述电解液包括电解基液和添加剂；

所述电解基液包括锂盐溶质和有机溶剂；

所述锂盐溶质为LiFSI和LiPO₂F₂；其中，LiFSI在电解基液中的浓度为2.5M以上，LiPO₂F₂在电解基液中的浓度为0.2～1M。

优选的，所述添加剂为VC、VP、乙酸甲酯和FEC中的至少一种；