一種鋰離子電池及其制備方法
【專利摘要】一種鋰離子電池及其制備方法，該鋰離子電池，包括電池殼體、電芯和電解液，所述電芯安裝在所述電池殼體內(nèi)，所述電芯包括正極片和負(fù)極片，所述電解液注入于所述電池殼體與所述電芯之間，所述正極片包括分子式為LiFexMnyMzPO4/C的磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05≤y≤0.4、0.005≤z≤0.05，M為摻雜金屬或金屬氧化物。其制備方法包括如下步驟：制備極片漿料；制備極片；組裝電池；以及注液、化成。本發(fā)明的鋰離子電池具有更高的能量密度，而且該電池具有較好的容量保持率，其制備方法，制作工藝簡單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制備方法，特別是一種采用磷酸鐵錳鋰作為電池正極材料的高能量密度、長壽命的鋰離子電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】 [0002]隨著鋰電技術(shù)的不斷發(fā)展，鋰電技術(shù)的不斷完善和改善，鋰離子電池已經(jīng)逐漸地進(jìn)入到新能源汽車領(lǐng)域和儲能電池領(lǐng)域。國務(wù)院在《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提到在2015年，純電動汽車和插電式混合動力汽車?yán)塾嫯a(chǎn)銷量力爭達(dá)到50萬輛；到2020年，純電動汽車和插電式混合動力汽車生產(chǎn)能力達(dá)200萬輛、累計產(chǎn)銷量超過500萬輛。如果未來儲能電池市場打開，未來將帶來更大的商機(jī)。
[0003]目前大量應(yīng)用在純電動汽車和儲能項目所應(yīng)用的電池體系為磷酸鐵鋰電池。由于磷酸鐵鋰使用壽命長，可以滿足長使用周期的質(zhì)量保障。安全性能好，在針刺、短路、過沖的情況下可以不爆炸、不起火、不冒煙，且電池成本低等因素使該體系電池一直被動力電池和儲能電池制造廠家所青睞。但是該體系電池有一個致命缺陷就是能量密度低，一般情況下制作的磷酸鐵鋰單體電芯能量密度只有130ffh/kg，較為優(yōu)秀的廠家也只是160Wh/kg，這就使得使用磷酸鐵鋰體系動力電池的新能源汽車一次充電最多只能行駛300km左右，不能滿足使用的要求。因此許多廠家開始逐步研發(fā)能量密度更高的三元系電池，但存在安全性能和使用壽命下降的問題。如何在保持原先使用壽命、安全性、成本優(yōu)勢的同時進(jìn)一步提升電池的能量密度，成為行業(yè)內(nèi)亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種壽命長、安全性能好且成本低的高能量密度的鋰離子電池及其制備方法。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，包括電池殼體、電芯和電解液，所述電芯安裝在所述電池殼體內(nèi)，所述電芯包括正極片和負(fù)極片，所述電解液注入于所述電池殼體與所述電芯之間，其中，所述正極片包括分子式為LiFexMnyMzP04/C的磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤X≤0.95,0.05 ^ y ^ 0.4,0.005 ^ z ^ 0.05，M為摻雜金屬或金屬氧化物。
[0006]上述的鋰離子電池，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料為LiFea8Mna2Mgacici5Tiaci45PO4A^LiFe0 6Mn0 4Mg0.οοθ^?ο.034PO4/C 或 LiFe0.95Mn0.05Mg0.008A10.042P04/C。
[0007]上述的鋰離子電池，其中，所述負(fù)極片包括石墨系材料或硅系材料，所述硅系材料包括硅碳復(fù)合材料，其中硅碳復(fù)合材料中硅的含量占總材料重量比的3%~20%。
[0008]上述的鋰離子電池，其中，其中M為Mg、T1、Al或Zn中的一種或兩種混合物。
[0009]為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池的制備方法，其中，包括如下步驟:
[0010]S100、制備極片漿料，包括:[0011]SIO1、制備正極漿料:將正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，得到正極漿料，其中，所述正極材料包括分子式為LiFexMnyMzP04/C磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤X≤0.95,0.05 ≤ y ≤ 0.4,0.005 ≤ z≤0.05，M為摻雜金屬或金屬氧化物；
[0012]S102、制備負(fù)極漿料:將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入混漿機(jī)中進(jìn)行混料，得到負(fù)極漿料；
[0013]S200、制備極片:分別將所述的正極漿料和負(fù)極漿料涂覆到基體上并烘干滾壓為正極片和負(fù)極片；
[0014]S300、組裝電池:將所述正極片和負(fù)極片分別裁成需要的尺寸并組裝成電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別連接成為電池的正極和負(fù)極，并將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)；
[0015]S400、注液、化成:將電解液注入到所述電池殼體內(nèi)，然后將所述電池殼體封口并進(jìn)行分容化成。
[0016]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述步驟S200進(jìn)一步包括:
[0017]S201、制備正極片:將所述正極漿料涂覆在正極集流體上，在烘箱中以100°C~140°C烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為2.0~2.5g/cm3，得到正極片；
[0018]S202、制備負(fù)極片:將所述負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在烘箱中以90°C~120°C烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為1.2~1.7g/cm3，得到負(fù)極片。
[0019]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述正極材料為LiFea 8Mn0.2Mg0.005Ti0.Q45P04/C、LiFe0 6Mn0 ‘Mg。.006Ti0.034P04/C 或 LiFe0 95Mn0.05Mg0.008A10.042P04/C。
[0020]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMnyMzP04/C經(jīng)過碳包覆，所述碳的包覆量為1%~3%。
[0021]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料粒徑范圍為1~8μm。
[0022]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述步驟SlOl中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑為PVDF、CMC、PVP、SBR、PAN中的一種或幾種的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇、丙酮中的一種或幾種的混合物。
[0023]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述正極漿料中的各組分含量為:正極材料90%~94%，導(dǎo)電劑1%~5%，粘結(jié)劑1%~5%，并加入使所述正極漿料的固含量在35%~50%的溶劑量。
[0024]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述硅系材料為硅碳復(fù)合材料，其中硅碳復(fù)合材料中硅的含量占硅碳復(fù)合材料重量比的3%~20%。
[0025]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述步驟S102中，所述導(dǎo)電劑為石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑為苯乙烯-丁二烯橡膠、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、丙烯腈中的一種或幾種的混合物；所述溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮或N-N- 二甲基吡咯烷酮中的一種或兩種的混合物。
[0026]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述負(fù)極漿料中各組分的含量為:硅系材料92%~96%,導(dǎo)電劑1%~4%,粘結(jié)劑1%~4%.
[0027]上述的鋰離子電池制備方法，其中，所述正極漿料的涂布面密度為10~22 X10-3gcm2,負(fù)極漿料的涂布面密度為4~10 X 10_3g/Cm2。[0028]本發(fā)明的技術(shù)效果在于:[0029]本發(fā)明的鋰離子電池，具有較高能量密度及較好容量保持率，在正極選取容量磷酸鐵錳鋰材料，該材料相比傳統(tǒng)磷酸鐵鋰具有更高的電壓平臺，能量密度提升并且循環(huán)性能較好。在負(fù)極上選取容量較高的硅碳復(fù)合物，可以達(dá)到400mAh/g以上的容量。相對于現(xiàn)有技術(shù)的磷酸鐵鋰電池能量密度提升并且循環(huán)穩(wěn)定性較好，適用于純電動汽車和儲能電池。且其制備方法簡單、成本低，適宜于大規(guī)模生產(chǎn)。[0030]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
【專利附圖】

【附圖說明】[0031]圖1為本發(fā)明鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖；[0032]圖2為本發(fā)明鋰離子電池的制備方法流程圖；[0033]圖3為本發(fā)明實施例1的電池循環(huán)容量保持率圖；[0034]其中，附圖標(biāo)記[0035]1電池殼體[0036]2 正極[0037]3 負(fù)極[0038]S100-S400 步驟
【具體實施方式】[0039]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述:[0040]參見圖1，圖1為本發(fā)明鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖。本發(fā)明的鋰離子電池，包括電池殼體1、電芯和電解液(圖未不)，所述電芯安裝在所述電池殼體I內(nèi)，所述電芯包括正極片和負(fù)極片，所述電解液注入于所述電池殼體I與所述電芯之間，其中，所述正極片包括分子式為LiFexMnyMzP04/C的磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤x≤0.95,0.05≤y≤0.4、0.005 < z < 0.05，其中，所述磷酸鐵錳鋰材料優(yōu)選為 LiFea8Mna2Mgacici5Tiaci45PO4A^LiFe0.6Mn0.4Mg0.006Ti0.034P04/C 或 LiFea95Mncici5Mgacici8Alaci42PCVUM 為摻雜金屬或金屬氧化物，其中M優(yōu)選為Mg、T1、Al或Zn中的一種或兩種混合物。所述負(fù)極片包括石墨系材料或娃系材料，所述硅系材料包括硅碳復(fù)合材料，其中硅碳復(fù)合材料中硅的含量占總材料重量比的3%~20%。該鋰離子電池的電池殼體可為鋁殼、鋼殼或者聚合物軟包裝。[0041]參見圖2，圖2為本發(fā)明鋰離子電池的制備方法流程圖。本發(fā)明的鋰離子電池的制備方法，包括如下步驟:[0042]步驟S100、制備極片漿料，包括:[0043]步驟S101、制備正極漿料:將正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，得到正極漿料，其中，所述正極材料包括分子式為LiFexMnyMzP04/C磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤X≤0.95,0.05≤ y ≤ 0.4,0.005≤z ≤ 0.05，M為摻雜金屬或金屬氧化物，其中M優(yōu)選為Mg、T1、Al或Zn中的一種或兩種混合物；其中，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMnyMzP04/C經(jīng)過碳包覆，所述碳的包覆量為1%~3%。其中，所述磷酸鐵錳鋰材料粒徑范圍優(yōu)選為I~8μπι。所述正極材料優(yōu)選為LiFea8Mna2Mgacici5Tiaci45PO4A^LiFe0 6Mn0 4Mg0.οοθ^?ο.034PO4/C 或 LiFe0.95Mn0.05Mg0.008A10.042P04/C。[0044]其中，所述步驟SlOl中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑為PVDF、CMC、PVP、SBR、PAN中的一種或幾種的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇、丙酮中的一種或幾種的混合物。其中，所述步驟SlOl中的正極漿料中的各組分含量優(yōu)選為:正極材料90%?94%，導(dǎo)電劑1%?5%，粘結(jié)劑1%?5%，并加入使所述正極漿料的固含量在35%?50%的溶劑量。
[0045]步驟S102、制備負(fù)極漿料:將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入混漿機(jī)中進(jìn)行混料，得到負(fù)極漿料；
[0046]其中，所述負(fù)極材料優(yōu)選為硅系材料，該硅系材料例如可以為硅碳復(fù)合材料，其中優(yōu)選硅碳復(fù)合材料中硅的含量占硅碳復(fù)合材料重量比的3%?20%。所述步驟S102中的導(dǎo)電劑優(yōu)選為石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑優(yōu)選為苯乙烯-丁二烯橡膠、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、丙烯腈中的一種或幾種的混合物；所述溶劑優(yōu)選為水、N-甲基吡咯烷酮或N-N-二甲基吡咯烷酮中的一種或兩種的混合物。所述步驟S102的負(fù)極漿料中各組分的含量優(yōu)選為:硅系材料92%?96%，導(dǎo)電劑1%?4%,粘結(jié)劑1%?4%ο
[0047]步驟S200、制備極片:分別將所述的正極漿料和負(fù)極漿料涂覆到基體上并烘干滾壓為正極片和負(fù)極片，其中所述正極漿料的涂布面密度優(yōu)選為10?22X10_3g/cm2，負(fù)極漿料的涂布面密度優(yōu)選為4?IOX 10_3g/cm2。其中，該步驟S200可進(jìn)一步包括:
[0048]步驟S201、制備正極片:將所述正極漿料涂覆在正極集流體上，在烘箱中以100°C?140°c烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為2.0?2.5g/cm3，得到正極片；
[0049]步驟S202、制備負(fù)極片:將所述負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在烘箱中以90°C?120°C烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為1.2?1.7g/cm3，得到負(fù)極片。
[0050]步驟S300、組裝電池:將所述正極片和負(fù)極片分別裁成需要的尺寸并組裝成電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別連接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將所述電芯裝入電池殼體I內(nèi)；
[0051]步驟S400、注液、化成:將電解液注入到所述電池殼體I內(nèi)，然后將所述電池殼體I封口并進(jìn)行分容化成。
[0052]下面以具體數(shù)據(jù)舉例詳細(xì)說明本發(fā)明的制備過程:
[0053]實施例1
[0054]本實施例中，磷酸鐵錳鋰正極材料選取LiFea6Mnci4Mgacici6Tiaci34PCVC結(jié)構(gòu)，按照正極材料92%、乙炔黑1%、導(dǎo)電石墨1.5%、碳納米管1%、PVDF4.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為42%。在混料機(jī)中在2750rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌10小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為15 X 10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過130°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用Si的含量為4%，容量為400mAh/g左右的硅碳復(fù)合材料，按照Si/C復(fù)合材料95%、導(dǎo)電炭黑1.5%、CMC2%、SBR1.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為48%。在混料機(jī)中以2600rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為6X10_3g/cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過110°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.5g/cm3得到負(fù)極極片。
[0055]將正負(fù)極片進(jìn)行裁剪得到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵錳鋰軟包裝電池。
[0056]在IC電流密度下得到60.8Ah磷酸鐵錳鋰軟包裝電池，中值電壓為3.56V，重量為1162g。測算得到該電池能量密度為186Wh/kg。充放電循環(huán)容量保持率如圖3 (圖3為本發(fā)明實施例1的電池循環(huán)容量保持率圖)，電池循環(huán)100周容量可以保持97%。
[0057]實施例2
[0058]磷酸鐵錳鋰正極材料同樣選取LiFea6Mna4Mgatltl6TiaC134PCVC結(jié)構(gòu)，按照正極材料93%、乙炔黑1%、導(dǎo)電石墨1%、碳納米管1.5%、PVDF3.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為40%。在混料機(jī)中在3000rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌10小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為18X10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過130°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用Si的含量為5%，容量為450mAh/g左右的硅碳復(fù)合材料，按照Si/C復(fù)合材料94%、導(dǎo)電炭黑1.5%、碳納米管0.5%、CMC2%、SBR2%加入到NMP溶劑中，控制負(fù)極漿料固含量為45%。在混料機(jī)中以2800rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為6.5Xl(T3g/Cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過105°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.4g/cm3得到負(fù)極極片。
[0059]將正負(fù)極片進(jìn)行裁剪的到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池殼體I內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵錳鋰軟包裝電池。
[0060]在IC電流密度下得到121.8Ah磷酸鐵錳鋰軟包裝電池，中值電壓為3.54V,重量為2163g。測算得到該電池能量密度為199.3Wh/kg。
[0061]實施例3
[0062]磷酸鐵錳鋰正極材料同樣選取LiFea mMnc^Mgc^Alc^PCVC結(jié)構(gòu)，按照正極材料90%、乙炔黑1.5%、導(dǎo)電石墨2%、碳納米管1%、PVDF5.5%加入到NMP溶劑中，控制正極漿料固含量為45%。在混料機(jī)中在2600rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌12小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為20X 10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過125°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用Si的含量為10%，容量為600mAh/g左右的硅碳復(fù)合材料，按照Si/C復(fù)合材料92%、導(dǎo)電炭黑2%、碳納米管1%、CMC2.5%、SBR2.5%加入到NMP溶劑中，控制負(fù)極漿料固含量為42%。在混料機(jī)中以3000rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為5.4X10_3g/cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過110°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.2g/cm3得到負(fù)極極片。
[0063]將正負(fù)極片進(jìn)行裁剪得到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池殼體I內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵錳鋰軟包裝電池。
[0064]在IC電流密 度下得到101.75Ah磷酸鐵錳鋰軟包裝電池，中值電壓為3.31V，重量為1687g，測算得到該電池能量密度為199.6Wh/kg。
[0065]對比例I[0066]對比例I選用LiFeP04/C和石墨負(fù)極同樣工藝制作電池，按照正極材料92%、乙炔黑1%、導(dǎo)電石墨1.5%、碳納米管1%、PVDF4.5%加入到NMP溶劑中，控制正極漿料固含量為42%。在混料機(jī)中在2750rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌10小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為15 X 10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過130°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用天然石墨，容量為300mAh/g左右，按照天然石墨材料95%、導(dǎo)電炭黑1.5%、CMC2%、SBR1.5%加入到NMP溶劑中，控制負(fù)極漿料固含量為48%。在混料機(jī)中以2600rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為7.7 X 10_3g/cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過110°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.5g/cm3得到負(fù)極極片。
[0067]將正、負(fù)極片進(jìn)行裁剪的到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池殼體I內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵鋰軟包裝電池。
[0068]在IC電流密度下得到60.1Ah磷酸鐵鋰軟包裝電池，中值電壓為3.21V，重量為1243.8g，測算得到該電池能量密度為155.2Wh/kg。
[0069]對比例2
[0070]對比例2的正極材料選取LiFeP04/C，按照正極材料93%、乙炔黑1%、導(dǎo)電石墨1%、碳納米管1.5%、PVDF3.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為40%。在混料機(jī)中在3000rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌10小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為18X10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過130°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用天然石墨，容量為300mAh/g左右,按照天然石墨94%、導(dǎo)電炭黑1.5%、碳納米管0.5%、CMC2%、SBR2%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為45%。在混料機(jī)中以2800rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為9X 10_3g/cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過105°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.5g/cm3得到負(fù)極極片。
[0071]將正負(fù)極片進(jìn)行裁剪得到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池殼體I內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵鋰軟包裝電池。
[0072]在IC電流密度下得到123.1Ah磷酸鐵鋰軟包裝電池，中值電壓為3.23V，重量為2354g，測算得到該電池能量密度為168.9Wh/kg。
[0073]對比例3
[0074]對比3的正極選用LiFeP04/C，按照正極材料90%、乙炔黑1.5%、導(dǎo)電石墨2%、碳納米管1%、PVDF5.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為45%。在混料機(jī)中在2600rpm轉(zhuǎn)速下進(jìn)行攪拌12小時，完成正極材料漿料制備，涂布單面面密度為20X10_3g/cm2，雙面涂覆到鋁箔上，經(jīng)過125°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為2.2g/cm3得到正極極片。負(fù)極采用天然石墨，容量為300mAh/g左右，按照天然石墨92%、導(dǎo)電炭黑2%、碳納米管1%、CMC2.5%、SBR2.5%加入到NMP溶劑中，控制漿料固含量為42%。在混料機(jī)中以3000rpm轉(zhuǎn)速攪拌8小時，得到負(fù)極漿料，涂布單面面密度為10.5X10_3g/cm2，雙面涂覆到銅箔上，經(jīng)過110°C烘干后，對極片進(jìn)行輥壓，壓實密度為1.4g/cm3得到負(fù)極極片。
[0075]將正負(fù)極片進(jìn)行裁剪得到所需形狀的正極極片和負(fù)極極片，按照正極極片、隔膜、負(fù)極極片依次采用疊片式制作成所需電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別焊接成為電池的正極2和負(fù)極3，并將制成的電芯包膜，向電池殼體I內(nèi)注入配套用量電解液，將電池殼體I封口后進(jìn)行分容化成，最終組裝成磷酸鐵鋰軟包裝電池。
[0076]在IC電流密度下得到102.3Ah磷酸鐵鋰軟包裝電池，中值電壓為3.21V，重量為1926g，測算得到該電池能量密度為170.5Wh/kg。
[0077]下面對實施例和對比例中電池數(shù)據(jù)進(jìn)行測試總結(jié)如下表所示:
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池，包括電池殼體、電芯和電解液，所述電芯安裝在所述電池殼體內(nèi)，所述電芯包括正極片和負(fù)極片，所述電解液注入于所述電池殼體與所述電芯之間，其特征在于，所述正極片包括分子式為LiFexMnyMzP04/C的磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05 ≤ y≤ 0.4,0.005 ≤z ≤ 0.05，M為摻雜金屬或金屬氧化物。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池，其特征在于，所述磷酸鐵錳鋰材料為LiFe0 8Mn0 2Mg0.0osTi0.045PO4/C、LiFe0.6Mn0 4Mg0.οοθ^?ο.034PO4/C 或 LiFe0 95Mn0.Q5Mg0.008A10.042P04/C。
3.如權(quán)利要求1或2所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負(fù)極片包括石墨系材料或硅系材料，所述硅系材料包括硅碳復(fù)合材料，其中硅碳復(fù)合材料中硅的含量占總材料重量比的3%~20%ο
4.如權(quán)利要求1所述的鋰離子電池,其特征在于,其中M為Mg、T1、Al或Zn中的一種或兩種混合物。
5.一種鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 5100、制備極片漿料，包括: 5101、制備正極漿料:將正極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入到混料機(jī)中進(jìn)行混料，得到正極漿料，其中，所述正極材料包括分子式為LiFexMnyMzP04/C磷酸鐵錳鋰材料，其中0.6 ≤ X≤0.95,0.05 ≤y ≤ 0.4,0.005 ≤ z≤^ 0.05，M 為摻雜金屬或金屬氧化物； 5102、制備負(fù)極漿料:將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑加入混漿機(jī)中進(jìn)行混料，得到負(fù)極漿料，所述負(fù)極材料為硅系材料或石墨系材料； 5200、制備極片:分別將所述的正極漿料和負(fù)極漿料涂覆到基體上并烘干滾壓為正極片和負(fù)極片； S300、組裝電池:將所述正極片和負(fù)極片分別裁成需要的尺寸并組裝成電芯，將所述正極片的極耳和負(fù)極片的極耳分別連接成為電池的正極和負(fù)極，并將所述電芯裝入電池殼體內(nèi)； S400、注液、化成:將電解液注入到所述電池殼體內(nèi)，然后將所述電池殼體封口并進(jìn)行分容化成。
6.如權(quán)利要求5所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述步驟S200進(jìn)一步包括: 5201、制備正極片:將所述正極漿料涂覆在正極集流體上，在烘箱中以100°C~140°C烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為2.0~2.5g/cm3，得到正極片； 5202、制備負(fù)極片:將所述負(fù)極漿料涂覆在負(fù)極集流體上，在烘箱中以90°C~120°C烘干，然后對輥滾壓，壓實密度為1.2~1.7g/cm3，得到負(fù)極片。
7.如權(quán)利要求5或6所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述磷酸鐵錳鋰材料LiFexMnyMzP04/C經(jīng)過碳包覆，所述碳的包覆量為1%~3%。
8.如權(quán)利要求5或6所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述步驟SlOl中，所述導(dǎo)電劑為導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨、乙炔黑、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑為PVDF, CMC、PVP、SBR、PAN中的一種或幾種的混合物；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮、N-N- 二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、無水乙醇、丙酮中的一種或幾種的混合物。
9.如權(quán)利要求8所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述正極漿料中的各組分含量為:正極材料90%~94%，導(dǎo)電劑1%~5%，粘結(jié)劑1%~5%，并加入使所述正極漿料的固含量在35%~50%的溶劑量。
10.如權(quán)利要求5、6或9所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述步驟S102中，所述導(dǎo)電劑為石墨、炭黑、乙炔黑、碳纖維、碳納米管中的一種或幾種的混合物；所述粘結(jié)劑為苯乙烯-丁二烯橡膠、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、丙烯腈中的一種或幾種的混合物；所述溶劑為水、N-甲基吡咯烷酮或N-N-二甲基吡咯烷酮中的一種或兩種的混合物。
11.如權(quán)利要求10所述的鋰離子電池制備方法，其特征在于，所述負(fù)極漿料中各組分的含量為:硅系材料92%~96%，導(dǎo)電劑1%~4%，粘結(jié)劑1%~4%。
【文檔編號】H01M10/0525GK103606706SQ201310624862
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月27日
【發(fā)明者】戴思琦, 郭偉, 慈云祥 申請人:北京國能電池科技有限公司