一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種鋰離子電池，尤其涉及一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池及其制 備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003] 隨著中國新能源汽車政策的推行，動力鋰離子電池的研究熱潮日益高漲。目前動 力鋰離子電池市場主要以鎳鈷錳酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池為主。國內生產的鎳 鈷錳酸鋰電池存在循環性能不佳、安全性能稍差等問題，錳酸鋰電池存在比容量偏低的問 題，而磷酸鐵鋰由于具有比容量高、循環壽命長、綠色環保、安全可靠等諸多優勢深受國內 業界人士的青睞。但是作為交通動力電池使用，還需要進一步提高倍率循環性能，拓寬磷酸 鐵鋰電池在動力電池領域的應用。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是提供一種作為動力電池使用時大電流充放電性能好，能夠滿足當 前動力電池的市場的一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池及其制備方法。
[0005] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為： 一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池，其特征是：正負極集流體分別采用涂碳鋁箔和涂 碳銅箔，其中涂碳鋁箔厚度為20?35ym，涂層雙層厚度為4?6ym;涂碳銅箔厚度為15? 25ym，涂層雙層厚度為2?3ym;隔膜采用陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷隔膜厚度為20ym，涂 層雙層厚度為4ym;電解液采用高倍率型電解液，正極漿料中各組分重量百分比為磷酸鐵 鋰84?9lwt%，導電劑5?10wt%，粘結劑4?7wt%，導電劑為導電炭黑、石墨粉與碳納米管 的混合物，重量百分比為導電碳黑Super-P:石墨粉KS-6:碳納米管CNTs:=2?3wt%:l? 3wt%:2?4wt% ;負極漿料中各組分重量百分比為改性人造石墨88?95wt%，導電劑4? 6wt%，粘結劑3?5wt%，導電劑為導電炭黑與納米碳纖維的混合物，重量百分比為導電碳黑 Super-P:納米碳纖維VGCF: =2 ?3wt%: 2 ?4wt%。
[0006] 其中正極漿料中各物質的質量百分比為：磷酸鐵鋰LiFeP04:導電碳黑Super-P: 石墨粉KS-6:碳納米管CNTs:聚偏氟乙烯PVDF:N-甲基吡咯烷酮NMP=87:2:3:3:5:144， 其中負極漿料中各物質的質量百分比為：改性人造石墨CAG-3:導電碳黑Super-P:納米 碳纖維VGCF:增稠劑CMC:粘結劑SBR:H20=91. 5:2:2:1.7:2. 8:133。
[0007] -種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征是：制備正極準備如下比 例的材料：LiFeP04:Super-P:KS-6:CNTs:PVDF:NMP=87:2:3:3:5:144,將PVDF溶解于NMP 中攪拌3h，然后將磷酸鐵鋰材料和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉 速為24r/min，攪拌時間為120min;再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌4h進行分 散，低速公轉轉速為20r/min，高速分散轉速為2200r/min，真空度為-0. 09MPa;攪拌好的漿 料經過真空消泡后過篩涂覆在涂碳鋁箔上，經過干燥、輥壓、分切制得正極片，極耳材質為 鋁帶，寬度為6mm，極耳的數量為3個； 制備負極準備如下比例的材料： 〇八6-3:51^61-卩:￥6〇卩:〇1(：:581?:1120=91.5:2:2:1.7:2.8:133，先將〇1(：溶解于水中，攪 拌2h，然后將人造石墨和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉速為20r/ min,攪拌時間為90min，再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌3h進行分散，低速公轉 轉速為16r/min，高速分散轉速為1800r/min，真空度為-0.09MPa。攪拌好的漿料經過真空 消泡后過篩涂覆在涂碳銅箔上，經過干燥、輥壓、分切制得負極片，極耳材質為銅鎳復合帶， 寬度為5mm,極耳的數量為3個； 將制備好的正負極片配隔膜卷繞成圓柱形26650電芯，入殼后烘烤72h，進行裝配、檢 測。裝配過程中在惰性氣體保護下進行，電解液采用倍率型，注液量為13.5g，隔膜采用單 層PE、PP或PP/PE/PP陶瓷隔膜，厚度為20ym。
[0008] 其特征是：制備正極：LiFeP04:Super-P:KS-6:CNTs:PVDF:NMP=87:2:3:3:5:144。 先將PVDF溶解于NMP中，攪拌3h，然后將磷酸鐵鋰材料和導電劑混合之后利用干粉混合機 均勻分散攪拌，攪拌轉速為24r/min，攪拌時間為120min。再將混合好的材料加入到膠液 中，高速攪拌4h進行分散，低速公轉轉速為20r/min，高速分散轉速為2200r/min，真空度 為-0. 09MPa。攪拌好的漿料經過真空消泡后過篩涂覆在鋁箔上，經過干燥、輥壓、分切制得 正極片，極耳材質為鋁帶，寬度為6mm，極耳的數量為3個； 制備負極：CAG-3:Super-P:VGCF:CMC:SBR:H20=91. 5:2:2:1. 7:2. 8:133。先將CMC溶解 于水中，攪拌2h，然后將人造石墨和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉 速為20r/min，攪拌時間為90min，再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌3h進行分散， 低速公轉轉速為16r/min，高速分散轉速為1800r/min，真空度為-0. 09MPa。攪拌好的漿料 經過真空消泡后過篩涂覆在銅箔上，經過干燥、輥壓、分切制得負極片，極耳材質為銅鎳復 合帶，寬度為5mm,極耳的數量為3個， 將制備好的正負極片配隔膜卷繞成圓柱形26650電芯，入殼后烘烤72h，進行裝配、檢 測。裝配過程中在惰性氣體保護下進行，電解液采用倍率型，注液量為13.5g，隔膜采用單 層PE、PP或PP/PE/PP陶瓷隔膜，厚度為20ym。
[0009] 本發明的優點效果在于： (1)正負極集流體采用涂碳鋁箔與涂碳銅箔，可以大幅度減小正負極材料與集流體之 間的接觸內阻，提高兩者之間的粘附力，有效地降低電池的內阻。
[0010] (2)采用陶瓷隔膜，可以有效地防止電池在大電流充放電過程中發生內部短路，提 高電池的安全性能。
[0011] (3)本發明提供的電池可以實現30C持續放電，容量保持率為額定容量的90%以 上。
[0012] (4)本發明提供的電池10C放電循環400周，容量保持率為80%。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發明采用正極材料的SEM圖； 圖2為本發明正極片的結構圖； 圖3為本發明負極片的結構圖； 圖4為按實施例1制備磷酸鐵鋰電池30C放電曲線圖； 圖5為實施例1制備磷酸鐵鋰電池10C放電循環曲線圖； 圖6為實施例2制備磷酸鐵鋰電池30C放電曲線圖； 圖7為實施例2制備磷酸鐵鋰電池10C放電循環曲線圖。
【具體實施方式】
[0014] 一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池，其特征是：正負極集流體分別采用涂碳鋁箔 和涂碳銅箔，其中涂碳鋁箔厚度為20?35i!m，涂層雙層厚度為4?6i!m;涂碳銅箔厚度 為15?25ym，涂層雙層厚度為2?3ym;隔膜采用陶瓷涂層隔膜，所述陶瓷隔膜厚度為 20ym，涂層雙層厚度為4ym;電解液采用高倍率型電解液，正極漿料中各組分重量百分比 為磷酸鐵鋰84?9lwt%，導電劑5?10wt%，粘結劑4?7wt%，導電劑為導電炭黑、石墨粉與 碳納米管的混合物，重量百分比為導電碳黑Super-P:石墨粉KS-6:碳納米管CNTs:=2? 3wt%: 1?3wt%:2?4wt% ;負極楽料中各組分重量百分比為改性人造石墨88?95wt%，導 電劑4?6wt%，粘結劑3?5wt%，導電劑為導電炭黑與納米碳纖維的混合物，重量百分比 為導電碳黑Super-P:納米碳纖維VGCF:=2?3wt%:2?4wt%。
[0015] 其中正極漿料中各物質的質量百分比為：磷酸鐵鋰LiFeP04:導電碳黑Super-P: 石墨粉KS-6:碳納米管CNTs:聚偏氟乙烯PVDF:N-甲基吡咯烷酮NMP=87:2:3:3:5:144， 其中負極漿料中各物質的質量百分比為：改性人造石墨CAG-3:導電碳黑Super-P:納米 碳纖維VGCF:增稠劑CMC:粘結劑SBR:H20=91. 5:2:2:1.7:2. 8:133。
[0016] 制備正極準備如下比例的材料：LiFeP04:Super-P:KS_6: CNTs:PVDF:NMP=87:2:3:3:5:144,將PVDF溶解于NMP中攪拌3h，然后將磷酸鐵鋰材料和導 電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉速為24r/min，攪拌時間為120min;再 將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌4h進行分散，低速公轉轉速為20r/min，高速分散 轉速為2200r/min，真空度為-0. 09MPa;攪拌好的漿料經過真空消泡后過篩涂覆在涂碳鋁 箔上，經過干燥、輥壓、分切制得正極片，極耳材質為鋁帶，寬度為6mm，極耳的數量為3個； 制備負極準備如下比例的材料： 〇八6-3:51^61-卩:￥6〇卩:〇1(：:581?:1120=91.5:2:2:1.7:2.8:133，先將〇1(：溶解于水中，攪 拌2h，然后將人造石墨和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉速為20r/ min,攪拌時間為90min，再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌3h進行分散，低速公轉 轉速為16r/min，高速分散轉速為1800r/min，真空度為-0.09MPa。攪拌好的漿料經過真空 消泡后過篩涂覆在涂碳銅箔上，經過干燥、輥壓、分切制得負極片，極耳材質為銅鎳復合帶， 寬度為5mm,極耳的數量為3個； 將制備好的正負極片配隔膜卷繞成圓柱形26650電芯，入殼后烘烤72h，進行裝配、檢 測。裝配過程中在惰性氣體保護下進行，電解液采用倍率型，注液量為13.5g，隔膜采用單 層PE、PP或PP/PE/PP陶瓷隔膜，厚度為20ym。
[0017] 一種倍率循環改善型磷酸鐵鋰電池的制備方法，其特征是：制備正極：LiFeP04:Super-P:KS-6:CNTs:PVDF:NMP=87:2:3:3:5:144。先將PVDF溶解于NMP中，攪 拌3h，然后將磷酸鐵鋰材料和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉速為 24r/min，攪拌時間為120min。再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌4h進行分散，低 速公轉轉速為20r/min，高速分散轉速為2200r/min，真空度為-0. 09MPa。攪拌好的漿料經 過真空消泡后過篩涂覆在鋁箔上，經過干燥、輥壓、分切制得正極片，極耳材質為鋁帶，寬度 為6mm,極耳的數量為3個； 制備負極：CAG-3:Super-P:VGCF:CMC:SBR:H20=91. 5:2:2:1. 7:2. 8:133。先將CMC溶解 于水中，攪拌2h，然后將人造石墨和導電劑混合之后利用干粉混合機均勻分散攪拌，攪拌轉 速為20r/min，攪拌時間為90min，再將混合好的材料加入到膠液中，高速攪拌3h進行分散， 低速公轉轉速為16r/min，高速分散轉速為1800r/min，真空度為-0. 09MPa。攪拌好的漿料 經過真空消泡后過篩涂