專利名稱：一種鋰離子動力電池正極片及鋰離子動力電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子動力電池正極片以及采用該正極片制成的鋰離子動力電池。
背景技術(shù)：
目前制約鋰離子動力電池發(fā)展的主要問題是電芯成組后安全性能的下降和使用壽命短，為了得到性能好的鋰離子動力電池的電池組，對電芯的一致性提出了特別高的要求，電芯的配組須從電芯的靜態(tài)性能和動態(tài)性能兩大塊經(jīng)過繁瑣的工藝嚴(yán)格篩選完成，這樣不但降低了鋰離子動力電池的生產(chǎn)效率，而且還降低了產(chǎn)品的合格率。其次，隨著鋰離子動力電池的快速發(fā)展，對電池材料的要求也越來越高。目前商業(yè)化的動力電池正極材料主要為 LiMn2O4 和 LiFePO4。其中尖晶石型錳酸鋰(LiMn2O4)作為鋰離子電池的正極材料，具有工作電壓高、 安全性能好、價格低廉和無毒無污染等優(yōu)點，但該材料在充放電循環(huán)過程中容量衰減較快， 尤其在55°C以上時，其循環(huán)及儲存性能急劇惡化，限制了該材料的發(fā)展和應(yīng)用。磷酸鐵鋰 (LiFePO4)作為鋰離子電池正極材料，具有循環(huán)性能好、安全性能好、無毒無污染等優(yōu)點，但其工作電壓較LiMn2O4低，在低溫下導(dǎo)電性能差，放電容量低，也限制了該材料的發(fā)展和應(yīng)用。開發(fā)新的正極材料成為鋰離子電池領(lǐng)域的一個重要研究方向。公開號為101916848A的中國專利申請公開了一種正極材料，是由LiFePO4包覆 LiMn2O4制成的復(fù)合正極材料，該復(fù)合正極材料采用LiFePO4對LiMn2O4進(jìn)行包覆改性，使得內(nèi)層的LiMn2O4電極材料與電解質(zhì)隔開，可抑制電極與電解液的反應(yīng)，減少錳的溶損，提高其電化學(xué)性能和高溫性能，此外，由于LiFePO4放電平臺較LiMn2O4低，所以LiFePO4包覆 LiMn2O4復(fù)合正極材料在較低的電壓下，依然能夠平穩(wěn)放電，并且不會對材料造成損壞，提高了電池的使用性能，延長了電池的使用壽命。但該復(fù)合正極材料在制備過程中，經(jīng)過干燥后還需進(jìn)行研磨處理，以得到粉體材料，這種研磨處理容易破壞包覆效果，很難保證制得的復(fù)合正極材料的一致性，這樣在電池內(nèi)部HF存在下，未包覆好的復(fù)合正極材料還是會存在錳溶解可能，從而影響電池性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子動力電池正極片。本發(fā)明的目的還在于提供一種鋰離子動力電池。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種鋰離子動力電池正極片，通過包括以下步驟的制備方法制得(1)配制正極漿料配制正極漿料A 將LiMn2O4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、無機(jī)納米顆?；旌希瞥烧龢O漿料 A，其中LiMn2O4、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、無機(jī)納米顆粒的重量比為=LiMn2O4 粘結(jié)劑導(dǎo)電劑無機(jī)納米顆粒=(90 92) (3 5) 0 6) (0.5 2);
配制正極漿料B 將LiFePO4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑混合，制成正極漿料B，其中 Lii^P04、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑的重量比為=LiFePO4 粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=(90 92) (3 5) (4 6)；(2)制備正極片在集流體上涂布正極漿料A，之后烘干，輥壓到120 U6um厚度，得正極片基體， 然后再在所述正極片基體上涂布正極漿料B，之后再經(jīng)烘干，然后輥壓到156 162um厚度， 之后再經(jīng)烘烤處理，制得鋰離子動力電池正極片。所述粘結(jié)劑為LA132、SBR、聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的任一種。所述導(dǎo)電劑為碳納米管、Super-P、KS-6中的一種或幾種。所述無機(jī)納米顆粒為納米二氧化硅顆粒、納米氧化鋁顆粒、納米碳酸鋰顆粒中的一種或幾種。所述制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiMn2O4的質(zhì)量百分含量為70 85%。所述制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiFePO4的質(zhì)量百分含量為5 25%。一種采用上述鋰離子動力電池正極片制成的鋰離子動力電池。本發(fā)明提供的鋰離子動力電池正極片利用納米級的無機(jī)化合物顆粒吸附鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生的HF，克服了電池循環(huán)過程中容量衰減、氣脹等問題。同時，本發(fā)明提供的鋰離子動力電池正極片通過用LiFePO4材料層對LiMn2O4材料層進(jìn)行表面覆蓋，不僅結(jié)合了 LiMn2O4材料體系和LiFePO4材料體系的優(yōu)點，而且進(jìn)一步減少了電解質(zhì)中微量HF與內(nèi)層 LiMn2O4材料的接觸，從而緩解了錳酸鋰電極與電解液的反應(yīng)速度，減少了錳的溶損，提高了制得的鋰離子動力電池的電化學(xué)性能和高溫性能。另外，本發(fā)明提供的鋰離子動力電池正極片利用了 LiFePO4材料體系的放電平臺較LiMn2O4低、放電區(qū)間較LiMn2O4材料小、LiFePO4 材料體系電壓在3. 0-4. 2V區(qū)間展現(xiàn)好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、LiFePO4材料體系在3. OV保持一個放電平臺等優(yōu)點，保證了錳鐵鋰電池在較低的電壓下能夠平穩(wěn)放電，有效防止了鋰離子電池組中單只電池出現(xiàn)過充過放現(xiàn)象，提高了電池和電池組的使用性能，延長了電池的使用壽命，并且降低了鋰離子動力電池的電池組的配組工藝難度。本發(fā)明提供的鋰離子動力電池正極片制備工藝簡單，改善鋰離子動力電池性能和電池組性能效果明顯，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明實施例3提供的鋰離子動力電池的充放電曲線圖；圖2為本發(fā)明實施例3提供的鋰離子動力電池的循環(huán)性能曲線圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。實施例1本實施例提供的鋰離子動力電池正極片，通過以下步驟制得(1)配制正極漿料
配制正極漿料A 將LiMn2O4與LA132、Super-P, KS-6、納米二氧化硅顆?；旌希渲蠰iMn2O4與LA132、Super-P, KS-6、納米二氧化硅顆粒混合時的重量比為 LiMn2O4 LA132 Super-P KS-6 納米二氧化硅顆粒=90 :5:2:2: 0.5，制成正極漿料A ；配制正極漿料B 將 LiFePO4 與 LA132、Super-P, KS-6 混合，LiFePO4 與 LA132、 Super-P、KS-6 混合時的重量比為=LiFePO4 LA132 Super-P KS-6 = 92 3 3 3， 制成正極漿料B;(2)制備正極片在鋁箔上以0. 03g/cm2的面密度涂布正極漿料A，之后烘干，輥壓到120um厚度，得正極片基體，之后再在正極片基體上以0. 004g/cm2的面密度涂布正極漿料B，之后再經(jīng)烘干，然后輥壓到162um厚度，之后再放到真空烤箱中于80°C下烘烤8小時，制得鋰離子動力電池正極片。制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiMn2O4的質(zhì)量百分含量為85%， LiFePO4的質(zhì)量百分含量為5%。實施例2本實施例提供的鋰離子動力電池正極片，通過以下步驟制得(1)配制正極漿料配制正極漿料A 將LiMn2O4與LA132、Super-P, KS-6、納米碳酸鋰顆?；旌?，其中LiMn2O4與LA132、Super-P, KS-6、納米碳酸鋰顆?；旌蠒r的重量比為 LiMn2O4 LA132 Super-P KS-6 納米碳酸鋰顆粒=92 :3:3:3: 2，制成正極漿料A;配制正極漿料B 將 LiFePO4 與 LA132、Super-P, KS-6 混合，LiFePO4 與 LA132、 Super-P、KS-6 混合時的重量比為=LiFePO4 LA132 Super-P KS-6 = 90 5 2 2， 制成正極漿料B;(2)制備正極片在鋁箔上以0. 03g/cm2的面密度涂布正極漿料A，之后烘干，輥壓到126um厚度，得正極片基體，之后再在正極片基體上以0. 004g/cm2的面密度涂布正極漿料B，之后再經(jīng)烘干，然后輥壓到156um厚度，之后再放到真空烤箱中于80°C下烘烤8小時，制得鋰離子動力電池正極片。制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiMn2O4的質(zhì)量百分含量為70%， LiFePO4的質(zhì)量百分含量為25%。實施例3本實施例提供了一種鋰離子動力電池，本實施例提供的鋰離子動力電池采用本發(fā)明實施例1提供的鋰離子動力電池正極片作為正極片。本實施例提供的鋰離子動力電池的負(fù)極片通過以下制備方法制成將石墨、 LA132、Super-P以石墨LA132 Super-P = 96 4 1的重量比混合，配成負(fù)極漿料， 在銅箔上以0. 0072g/cm2的面密度涂布負(fù)極漿料，之后烘干，然后輥壓到IOOum厚度，制得負(fù)極片。將制得的負(fù)極片、實施例1提供的鋰離子動力電池正極片以及PP隔膜按照正極片、PP隔膜、負(fù)極片的層疊順序進(jìn)行層疊卷繞制成鋰離子電池單體，然后再用鋁塑復(fù)合膜封裝，烘烤20小時，按照6. 5g/Ah電解液注液，再經(jīng)小電流化成，然后再分容，制得鋰離子動力電池。實施例4本實施例提供了一種鋰離子動力電池，本實施例提供的鋰離子動力電池采用本發(fā)明實施例2提供的鋰離子動力電池正極片作為正極片。本實施例提供的鋰離子動力電池的負(fù)極片通過以下制備方法制成將石墨、 LA132、Super-P以石墨LA132 Super-P = 96 4 1的重量比混合，配成負(fù)極漿料， 在銅箔上以0. 0072g/cm2的面密度涂布負(fù)極漿料，之后烘干，然后輥壓到IOOum厚度，制得負(fù)極片。將制得的負(fù)極片、實施例2提供的鋰離子動力電池正極片以及PP隔膜按照正極片、PP隔膜、負(fù)極片的層疊順序進(jìn)行層疊卷繞制成鋰離子電池單體，然后再用鋁塑復(fù)合膜封裝，烘烤20小時，按照6. 5g/Ah電解液注液，再經(jīng)小電流化成，然后再分容，制得鋰離子動力電池。實施例3提供的鋰離子動力電池在充放電循環(huán)過程中單支電池的電壓測試數(shù)據(jù)見表1所示。實施例3提供的鋰離子動力電池的充放電曲線圖見圖1所示。實施例3提供的鋰離子動力電池的循環(huán)性能曲線圖見圖2所示。表1實施例3鋰離子動力電池充放電循環(huán)中各單只電池的電壓測試數(shù)據(jù)

權(quán)利要求
1.一種鋰離子動力電池正極片，其特征在于，通過包括以下步驟的制備方法制得(1)配制正極漿料配制正極漿料A 將LiMn2O4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、無機(jī)納米顆?；旌希瞥烧龢O漿料A，其中LiMn2O4、粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、無機(jī)納米顆粒的重量比為=LiMn2O4 粘結(jié)劑導(dǎo)電劑無機(jī)納米顆粒=(90 92) (3 5) 0 6) (0.5 2);配制正極漿料B 將LiFePO4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑混合，制成正極漿料B，其中LiFePO4、粘結(jié)齊U、導(dǎo)電劑的重量比為LiFePO4 粘結(jié)劑導(dǎo)電劑=(90 92) (3 5) G 6)；(2)制備正極片在集流體上涂布正極漿料A，之后烘干，輥壓到120 U6um厚度，得正極片基體，然后再在所述正極片基體上涂布正極漿料B，之后再經(jīng)烘干，然后輥壓到156 162um厚度，之后再經(jīng)烘烤處理，制得鋰離子動力電池正極片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池正極片，其特征在于，所述粘結(jié)劑為LA132、 SBR、聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池正極片，其特征在于，所述導(dǎo)電劑為碳納米管、Super-P、KS-6中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池正極片，其特征在于，所述無機(jī)納米顆粒為納米二氧化硅顆粒、納米氧化鋁顆粒、納米碳酸鋰顆粒中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池正極片，其特征在于，所述制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiMn2O4的質(zhì)量百分含量為70 85%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子動力電池正極片，其特征在于，所述制得的鋰離子動力電池正極片上的干粉中LiFePO4的質(zhì)量百分含量為5 25%。
7.一種采用權(quán)利要求1-6任一所述的鋰離子動力電池正極片制成的鋰離子動力電池。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種鋰離子動力電池正極片以及采用該正極片制成的鋰離子動力電池。鋰離子動力電池正極片通過以下步驟制得將LiMn2O4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑、無機(jī)納米顆粒混合，制成正極漿料A；將LiFePO4與粘結(jié)劑、導(dǎo)電劑混合，制成正極漿料B；在集流體上涂布正極漿料A，之后烘干、輥壓，得正極片基體，然后再在正極片基體上涂布正極漿料B，之后烘干、輥壓、烘烤，制得鋰離子動力電池正極片。本發(fā)明提供的鋰離子動力電池正極片制備工藝簡單，改善鋰離子動力電池性能和電池組性能效果明顯，易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號H01M10/0525GK102544507SQ20111044070
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者侯紅軍, 李世江, 杜洪彥, 田華, 賴見 申請人:多氟多(焦作)新能源科技有限公司