鐵鋰為中空球形結構，顆粒大，中位徑為25-30μπι。三相復合時，小顆粒的鐵鋰 材料可以包裹于三元材料顆粒表面，粒徑相對較小的三元材料顆粒亦可填充于磷酸錳鐵鋰 的中空結構中，當電池發生短路、針刺等安全測試時，短路點首先作用與磷酸錳鐵鋰和磷酸 鐵鋰顆粒上，可以充分利用磷酸鐵鋰和磷酸錳鐵鋰的高安全性，短路電阻較大，對短路電流 起到緩沖和減弱作用，從而起到安全保護的作用。因此本發明的三相體系的鋰離子電池的 安全性能得到改善。
[0028]本發明的正極片中的正極漿料采用碳納米管作為導電劑，提高可以電極材料的電 導率和低溫性能，同時碳納米管具有一定的電解液儲存功能，可以進一步提升三相復合體 系的循環性能。
[0029] 本發明對所制備的鋰離子電池中，隔膜及電解液的組分在一定程度上也會對所制 備的鋰離子電池的相關性能有所影響。因此本發明優選使用所述的隔膜及電解液。
[0030] 實施例1
[0031] 所用電池型號為32650,容量為5.6Ah，能量密度為135Wh/Kg。正極采用三元材料 (LiNiQ.5Mn().3C〇().2〇2)和磷酸錳鐵鋰材料按50:50的質量比混合，導電劑采用3卯6^?(導電 炭黑）和KS-6(導電石墨），粘接劑為聚偏二氟乙烯。負極使用人造石墨，隔膜采用聚乙烯雙 面陶瓷隔膜(12+2+2)，所裝配電池編號為A。
[0032] 實施例2
[0033] 本實施例采用的電池型號為32650，容量為5.7Ah，能量密度為135Wh/Kg。正極采用 磷酸鐵鋰、三元材料0^附〇.5111().3(：〇().2〇 2)和磷酸錳鐵鋰材料按40:27:33的質量比混合，導 電劑采用Super-P和KS-6,粘接劑為聚偏二氟乙稀。負極使用人造石墨，隔膜采用聚乙稀雙 面陶瓷隔膜(12+2+2)，所裝配電池編號為B。
[0034] 實施例3
[0035] 本實施例采用的電池型號為32650，容量為5.7Ah，能量密度為135Wh/Kg。正極采用 磷酸鐵鋰、三元材料0^附〇.5111().3(：〇().2〇 2)和磷酸錳鐵鋰材料按40:27:33的比例混合，導電 劑采用碳納米管CNTs，粘接劑為聚偏二氟乙烯。負極使用人造石墨，隔膜采用聚乙烯雙面陶 瓷隔膜(12+2+2)，所裝配電池編號為C。
[0036]測試電池A、B、C在2.75V-4.2V下的3C循環性能（3C循環是指電池以其額定容量的3 倍電流進行充放電測試，例如電池額定容量為5Ah，則進行3C循環時我們所設定恒流充電和 恒流放電時的電流大小就是15A)，結果如圖1所示。由圖1中可以看出，兩相復合體系(三元 材料+磷酸錳鐵鋰，電池A)3C循環300周容量保持率為92.12%。采用三相復合體系（磷酸鐵 鋰+三元材料+磷酸錳鐵鋰，電池B)3C循環性能優于兩相復合體系，300周容量保持率達到 96.49%。在此基礎上再采用碳納米管作為導電劑（電池C)后，電極材料的電導率得到提高， 循環性能也有所提升，3C、300周容量保持率達到98.51 %。
[0037] 測試電池A、B、C在1C，_20°C下的放電性能，結果如圖2所示。由圖2中可以看出，兩 相復合體系（三元材料+磷酸錳鐵鋰，電池A)和三相復合體系（磷酸鐵鋰+三元材料+磷酸錳 鐵鋰，電池B)的低溫性能較差，電池A和B在-20°C、1C下的放電容量約為其在25°C、1C放電容 量的60.1%和64.5%。采用碳納米管做導電劑后，電極材料的電導率得到提升，電池的低溫 性能得到改善，電池C在-20°C、1C下的放電容量約為其在25°C、1C放電容量的74.35%。
[0038] 測試電池A、B、C的安全性能，結果如表1中所示。
[0039] 表1所裝配電池的安全性能測試結果表
[0041 ]~由上述圖1、圖2和表1可以看出，正極活性物質采用磷酸鐵鋰同三元材料和磷酸錳 鐵鋰三相復配所裝配的電池具有比三元材料和磷酸錳鐵鋰兩相復配所裝配電池更好的循 環性能和安全性能;采用碳納米管作為導電劑比采用Super-P和KS-6作為導電劑更佳的循 環性能和低溫放電性能。說明按照本發明的技術方案制得鋰離子電池在改善安全性能的同 時也提高了電池的循環性能和低溫性能。
[0042]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精 神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1. 一種鋰離子電池，包括一正極片、一負極片、一隔膜及電解液，所述正極片表面涂覆 有正極漿料，其特征在于，所述正極漿料包括正極活性物質，所述正極活性物質包括磷酸鐵 鋰、三元材料及磷酸錳鐵鋰;所述三元材料的通式為LiNixCoyMm-x-y0 2,其中0〈x〈l，0〈y〈l，0〈 x+y<l〇2. 如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鐵鋰、三元材料及磷酸錳鐵 鋰的質量比為：10~60:10~50:10~50。3. 如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極漿料還包括導電劑，所述導 電劑為碳納米管。4. 如權利要求3所述的鋰離子電池，其特征在于，所述導電劑占正極漿料的質量百分比 為1%~5%〇5. 如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極漿料還包括粘結劑，所述粘 結劑為聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯。6. 如權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述粘結劑占正極漿料的質量百分比 為1%~5%〇7. 如權利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極片表面涂覆有負極漿料，所 述負極漿料包括負極活性物質、負極導電劑、負極分散劑及負極粘結劑;所述負極活性物 質、負極導電劑、負極分散劑及負極粘結劑的質量比為:85-95:2-5:1-3:2-5。8. 如權利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極活性物質為石墨碳、石墨烯、 娃碳和人造石墨中的至少一種。9. 如權利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極分散劑為羧甲基纖維素。10. 如權利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極導電劑為乙炔黑;所述負極 粘結劑為聚乙烯醇和聚四氟乙烯中的至少一種。
【專利摘要】本發明適用于鋰離子電池領域，提供了一種鋰離子電池，包括一正極片、一負極片、一隔膜及電解液，所述正極片表面涂覆有正極漿料，所述正極漿料包括正極活性物質，所述正極活性物質包括磷酸鐵鋰、三元材料及磷酸錳鐵鋰；所述三元材料的通式為LiNixCoyMn1-x-yO2，其中0<x<1,0<y<1,0<x+y<1。所述磷酸鐵鋰、三元材料及磷酸錳鐵鋰的質量比為：10～60:10～50:10～50。所述正極漿料還包括導電劑，所述導電劑為碳納米管。本發明制備的鋰離子電池的循環性能、能量密度和安全性能均顯著提高。
【IPC分類】H01M4/36, H01M4/505, H01M10/0525, H01M4/58, H01M4/525
【公開號】CN105449269
【申請號】CN201610015479
【發明人】劉熙林, 錢龍, 許輝, 黎明旭
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2016年1月8日