專利名稱：一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池的制備領(lǐng)域，特別涉及一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法。
背景技術(shù)：
在石油資源日漸短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，能源、資源、環(huán)境與人類社會(huì)的和諧發(fā)展日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，尋求開發(fā)傳統(tǒng)石化能源的替代能源、實(shí)現(xiàn)無害資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。在現(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)大容量、高功率電池的需求愈來愈強(qiáng)烈，特別是對(duì)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、摩托車、汽車動(dòng)力源以及備用電源電池的要求不斷提高。目前使用的動(dòng)力電池主要為鉛酸動(dòng)力電池、鎳氫電池、鎳鎘電池。鉛酸電池中的鉛，鎳鎘電池中的鎘從開采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。另外在其 廢棄后若處理不當(dāng)，仍將對(duì)環(huán)境造成二次污染。所以對(duì)環(huán)境無污染的鋰離子正極材料動(dòng)力電池顯得尤為重要。目前市場(chǎng)上的鋰離子聚合物電池以常規(guī)型低容量為主，正極材料主要使用鈷酸鋰材料。但是鈷酸鋰材料的高溫安全性和耐過充性能較差，所以不能用作大容量高功率聚合物組離子動(dòng)力電池的正極材料。另外，制備大容量高功率動(dòng)力型聚合物鋰離子電池，若使用常規(guī)卷繞式結(jié)構(gòu)，其電池極片必然很長(zhǎng)，給制片帶來很大的困難，并且極片容易受損，不但會(huì)影響電池容量性能，而且會(huì)導(dǎo)致電池的安全性降低，另外電池內(nèi)阻較高，電池大電流放電性能較差。因此，到目前為止，制備大容量高功率聚合物鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)展緩慢。磷酸鐵鋰具有比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好、成本低廉、無任何有毒有害物質(zhì)、不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成任何污染等特點(diǎn)，是制備大容量高功率動(dòng)力電池最有發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料，但是磷酸鐵鋰加工困難，容易在制備漿料過程中吸水，造成涂布困難。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子聚合物電池也在不斷地更新?lián)Q代，人們迫切希望一種大容量高功率聚合物磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，該方法工藝簡(jiǎn)單，成本低，得到的鋰離子電池相對(duì)于小電池并聯(lián)組成大容量電池而言，單體大電池具有控制點(diǎn)少、系統(tǒng)易管理等優(yōu)點(diǎn)，具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，包括(I)按重量百分比，將86%_92%的磷酸鐵鋰、2%_4%的導(dǎo)電劑、5%的PVDF和余量的溶劑置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料，把漿料均勻涂覆在鋁箔上，得到電池正極極片;(2)將上述的正極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和負(fù)極極片疊片后制成電芯；(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼，封裝，檢漏；其中，塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔，注液孔上安裝有安全閥；(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置；(5)將上述電池預(yù)充、老化、化成,得到成品電池。所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨KS-6、導(dǎo)電石墨KS-15或?qū)щ娞己赟P。所述步驟(I)中的溶劑為氮甲基吡咯烷酮NMP。所述步驟(I)中的PVDF的分子量為100萬。PVDF—聚偏氟乙烯，正極材料粘結(jié)劑。
所述步驟(I)中的鋁箔的厚度為15 25iim。所述步驟(2)中疊片時(shí)正極極片為50-80張，負(fù)極極片為51-81張。所述步驟(3)中的安全閥為彈簧微啟式安全閥。所述步驟(5)中的老化溫度為45°C，老化時(shí)間為48-72小時(shí)。所述步驟(I)中的漿料的制備工藝具體為①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF在真空烘箱中烘烤；②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600-1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16_18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900-2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17_19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑤以自轉(zhuǎn)500-700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7-9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑥用120目的篩子二次過濾，得到漿料。所述步驟⑤中真空度蘭-0. 095Mpa。相對(duì)于以前的正極漿料流動(dòng)性差、易沉聚、粘度不穩(wěn)定、一致性差的特點(diǎn)，該制備方法做了以下幾個(gè)改善I)打膠時(shí)，仍用較快的速度(自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min)抽真空攪拌，這樣可以使PVDF高分子能夠充分溶解，得到均勻透明的粘結(jié)體系，2)攪拌導(dǎo)電劑時(shí)，由于導(dǎo)電劑的粒徑小、比表面積大，快速攪拌會(huì)使導(dǎo)電劑團(tuán)聚，而慢速攪拌可以使導(dǎo)電劑充分浸潤(rùn)，混合充分，為此攪拌速度由原來的快速攪拌(自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min)調(diào)整為慢速攪拌(自轉(zhuǎn):1600-1800轉(zhuǎn)/min，公轉(zhuǎn)16-18 轉(zhuǎn) /min)；3)攪拌正極材料磷酸鐵鋰時(shí)，由于該材料的粒徑特性，使用中等攪拌速度可以避免因快速攪拌時(shí)產(chǎn)生漿料團(tuán)聚，也可以避免因慢速攪拌導(dǎo)致干料溶解不充分，產(chǎn)生干料點(diǎn)的情況，這樣調(diào)整后制備的漿料流動(dòng)性好、一致性和穩(wěn)定性也是非常好的。有益效果(I)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低，得到的鋰離子電池相對(duì)于小電池并聯(lián)組成大容量電池而言，單體大電池具有控制點(diǎn)少、系統(tǒng)易管理等優(yōu)點(diǎn)；( 2 )本發(fā)明疊片式的制作方法生產(chǎn)出的電池具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn)；(3)本發(fā)明相對(duì)于鋼殼電池,塑膠殼電池安全性好；
(4)本發(fā)明安全閥連接注液入口，具有預(yù)充、化成放氣作用；氣壓大時(shí)，具有泄壓作用，確保電池的安全。


圖1為本發(fā)明制備得到的磷酸鐵鋰鋰離子電池的主視圖；其中，I為塑料殼，3為安全閥；圖2為圖1的俯視圖；其中，I為塑料殼，2為注液孔，3為安全閥，4為正極，5為負(fù)極。
具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例1(I)按重量百分比，將86%的磷酸鐵鋰、2%的導(dǎo)電石墨KS_6、5%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于攪拌器中，抽真空2400rpm充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料，把漿料均勻涂覆在15 μ m鋁箔上，得到電池正極極片；上述漿料的制備工藝具體為①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電石墨KS-6和PVDF在真空烘箱中烘烤；②把PVDF加入到氮甲基吡咯烷酮中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、透明的粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電石墨KS-6加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、穩(wěn)定的體系；④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、穩(wěn)定的體系；⑤以自轉(zhuǎn)500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ；⑥用120目的篩子二次過濾，得到均一穩(wěn)定的漿料。(2)將上述的正極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和負(fù)極極片疊片(正極極片為50張，負(fù)極極片為51張)后制成電芯；(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼，封裝，檢漏；其中，塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔，注液孔上安裝有彈簧微啟式安全閥；(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置； (5)將上述電池預(yù)充、45V老化48小時(shí)、化成，得到成品電池。實(shí)施例2(I)按重量百分比，將90%的磷酸鐵鋰、4%的導(dǎo)電碳黑SP、5%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于攪拌器中，抽真空2800rpm充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料，把漿料均勻涂覆在25 μ m鋁箔上，得到電池正極極片；上述漿料的制備工藝具體為
①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電碳黑SP和PVDF在真空烘箱中烘烤；②把PVDF加入到氮甲基吡咯烷酮中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、透明的粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電碳黑SP加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、穩(wěn)定的體系；④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到均一、穩(wěn)定的體系；⑤以自轉(zhuǎn)700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ；⑥用120目的篩子二次過濾，得到均一穩(wěn)定的漿料。(2)將上述的正極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和負(fù)極極片疊片(正極極片為80 張，負(fù)極極片為81張)后制成電芯；(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼，封裝，檢漏；其中，塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔，注液孔上安裝有彈簧微啟式安全閥；(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置；(5 )將上述電池預(yù)充、45 V老化72小時(shí)、化成，得到成品電池。
權(quán)利要求
1.一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，包括 (1)按重量百分比，將86%-92%的磷酸鐵鋰、2%-4%的導(dǎo)電劑、5%的PVDF和余量的溶劑置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料，把漿料均勻涂覆在鋁箔上，得到電池正極極片； (2)將上述的正極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和負(fù)極極片疊片后制成電芯； (3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼，封裝，檢漏；其中，塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔，注液孔上安裝有安全閥； (4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置； (5 )將上述電池預(yù)充、老化、化成，得到成品電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨KS-6、導(dǎo)電石墨KS-15或?qū)щ娞己赟P。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的溶劑為氮甲基吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的PVDF的分子量為100萬。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的漿料的制備工藝具體為 ①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF烘烤； ②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系； ③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600-1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16-18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900-2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17-19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ⑤以自轉(zhuǎn)500-700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7_9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ⑥用120目的篩子二次過濾，得到漿料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟⑤中真空度=-0. 095Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的鋁箔的厚度為15 25i!m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中疊片時(shí)正極極片為50-80張，負(fù)極極片為51-81張。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(3)中的安全閥為彈簧微啟式安全閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中的老化溫度為45°C，老化時(shí)間為48-72小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大容量汽車用磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備方法，包括(1)制備電池正極極片；(2)將上述的正極極片經(jīng)干燥、輥壓、分切、模切、和負(fù)極極片疊片后制成電芯；(3)將上述電芯干燥后裝入塑膠殼，封裝，檢漏；其中，塑膠殼的頂端設(shè)有注液孔，注液孔上安裝有安全閥；(4)將上述封裝干燥好的電池抽真空注液、擱置；(5)將上述電池預(yù)充、高溫老化、化成，得到成品電池。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低，得到的鋰離子電池具有溫度分布均勻、電池內(nèi)阻小、內(nèi)部無應(yīng)力、倍率放電好及電池安全性好等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01M4/62GK103022564SQ201210568730
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者賴興強(qiáng), 帥鴻元 申請(qǐng)人:上海索鋰科技有限公司