一種高能量動力鋰電池正極片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高能量動力鋰電池正極片，其包括鋁箔、三元材料層、磷酸錳鐵鋰材料層。由于三元材料層與鋁箔之間的粘附性好，而外層的磷酸錳鐵錳鋰又減小了三元材料與電解液之間的副反應(yīng)，從而減少了電池的產(chǎn)氣現(xiàn)象，限制了三元材料在充放電過程中體積膨脹，而維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時，磷酸錳鐵鋰又具有耐高壓性好的優(yōu)點，能避免電池過充。采用磷酸錳鐵鋰和三元材料的雙涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合了三元材料的低溫性能和磷酸錳鐵鋰的循環(huán)性能，在針刺測試下，外層磷酸錳鐵鋰能有效延緩短路熱的擴散，避免熱失控，從而提升其安全性能。
【專利說明】
一種高能量動力鋰電池正極片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰電池領(lǐng)域，尤其涉及一種高能量動力鋰電池正極片。
【【背景技術(shù)】】
[0002]隨著新能源汽車的大力推廣，動力電池的需求量日益增加。相比鉛酸電池、鎳氫電池、鎳鎘電池，鋰電池具有工作電壓高、能量密度大、循環(huán)壽命長等諸多優(yōu)點，在動力電池領(lǐng)域占有較高的市場份額。而在動力鋰電池領(lǐng)域，磷酸鐵鋰和三元材料各有千秋，磷酸鐵鋰為正極的電池安全性好，循環(huán)壽命長，但是工作電壓偏低，能量密度還有待提高；三元材料為正極的電池工作電壓高，能量密度高，但價格偏高，且安全性還有待改善，特別是三元材料電池在初始循環(huán)中，三元材料表面與電解液之間存在副反應(yīng)，會引起電解液的分解而產(chǎn)氣，循環(huán)過程中電解液所產(chǎn)生的HF對三元材料產(chǎn)生腐蝕，從而破壞其結(jié)構(gòu)，影響電池循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能，同時在針刺測試中，電芯內(nèi)部出現(xiàn)短路導致局部溫度迅速升高，這種高溫會造成三元材料結(jié)構(gòu)破壞而釋放氧氣，容易引起電解液和隔膜燃燒，從而導致熱失控。雖然當前某些企業(yè)通過采用LiFePOjP三元復(fù)合的正極材料，能在一定程度上降低電池的成本，提高循環(huán)壽命，但降低了電池的工作電壓，且能量密度依然偏低。
[0003]有鑒于此，實有必要提供一種高能量動力鋰電池正極片以克服上述缺陷。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種高能量動力鋰電池正極片，其不但提高能量密度、循環(huán)壽命，還能有效緩解三元材料與電解液之間的副反應(yīng)，減少電解液中的HF對三元材料的侵蝕，保護材料結(jié)構(gòu)，抑制電解液在高電壓下的分解，從而改善電池的電化學性能。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種高能量動力鋰電池正極片，其包括鋁箔、三元材料層、磷酸錳鐵鋰材料層，所述三元材料層涂覆于鋁箔之上，所述磷酸錳鐵鋰材料層涂覆于三元材料層之上，所述三元材料層為三元正極材料、導電炭和粘結(jié)劑的均勻混合物，所述磷酸錳鐵鋰材料層為磷酸錳鐵鋰、導電炭和粘結(jié)劑的均勻混合物。
[0006]作為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片的一種改進，所述三元材料層中的三元材料為鎳鈷錳三元LiNixCoyMn1 x y02和鎳鈷鋁三元LiNi Q.85Coa#1。.。502中的至少一種，其中，
O < X < l、0<y< 1、x+y < I ο
[0007]作為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片的一種改進，所述磷酸錳鐵鋰材料層中的磷酸猛鐵鋰化學通式為LiMn1 xFexP04，其中O < x < I，所述導電炭為導電石墨、炭黑、碳納米管和石墨烯中的至少一種；所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙烯PVDF。
[0008]由于三元材料層與鋁箔之間的粘附性好，而外層的磷酸錳鐵鋰又減小了三元材料與電解液之間的副反應(yīng)，從而減少了電池的產(chǎn)氣現(xiàn)象，限制了三元材料在充放電過程中體積膨脹，而維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時，磷酸錳鐵鋰又具有耐高壓性好的優(yōu)點，能避免電池過充。采用磷酸錳鐵鋰和三元材料的雙涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合了三元材料的低溫性能和磷酸錳鐵鋰的循環(huán)性能，在針刺測試下，外層磷酸錳鐵鋰能有效延緩短路熱的擴散，避免熱失控，從而提升其安全性能。
【【附圖說明】】
[0009]圖1為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片的雙涂層正極片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片的鋰離子動力電池的放電曲線及能量密度曲線；
[0011]圖3為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片在不同溫度下的放電曲線；
[0012]圖4為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片在不同倍率下的放電曲線；
[0013]圖5為本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片的循環(huán)曲線。
【【具體實施方式】】
[0014]請參考圖1所示，下面結(jié)合實施案例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]實施方式如下:
[0016]I)三元材料層以鎳鈷鋁三元:導電劑:PVDF = 96: 2: 2為配比制漿，溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，首先將PVDF加入到NMP中攪拌2h完全分散溶解，再加入導電劑攪拌分散2h，最后加入三元材料攪拌分散4h，適當添加NMP調(diào)節(jié)漿料粘度為8000-10000mpa-s,在鋁箔的雙面涂上三元正極漿料并烘干，經(jīng)1.5MPa壓力輥壓后得到三元材料層；
[0017]2)磷酸錳鐵鋰材料層以磷酸錳鐵鋰:導電劑:PVDF = 92: 4: 4為配比制漿，溶劑為N-甲基吡咯烷酮NMP，首先將PVDF加入到NMP中攪拌2h完全分散溶解，再加入導電劑攪拌分散2h，最后加入磷酸錳鐵鋰攪拌分散4h，適當添加NMP調(diào)節(jié)漿料粘度為4000-6000mpa.s，將磷酸錳鐵鋰漿料涂在三元材料層表面，經(jīng)3.0MPa壓力輥壓后得到磷酸錳鐵鋰材料層；
[0018]3)將涂覆好的極片進行裁片、分條后制得高能量動力鋰電池的正極片。
[0019]其工作原理:由于三元材料層與鋁箔之間的粘附性好，而外層的磷酸錳鐵鋰又減小了三元材料與電解液之間的副反應(yīng)，從而減少了電池的產(chǎn)氣現(xiàn)象，限制了三元材料在充放電過程中體積膨脹，而維持其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。同時，磷酸錳鐵鋰又具有耐高壓性好的優(yōu)點，能避免電池過充。采用磷酸錳鐵鋰和三元材料的雙涂層結(jié)構(gòu)設(shè)計，綜合了三元材料的低溫性能和磷酸錳鐵鋰的循環(huán)性能，在針刺測試下，外層磷酸錳鐵鋰能有效延緩短路熱的擴散，避免熱失控，從而提升其安全性能。
[0020]本發(fā)明一種高能量動力鋰電池正極片，并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。
【主權(quán)項】
1.一種高能量動力鋰電池正極片，其包括鋁箔、三元材料層、磷酸錳鐵鋰材料層，所述三元材料層涂覆于鋁箔之上，所述磷酸錳鐵鋰材料層涂覆于三元材料層之上，其特征在于:所述所述三元材料層為三元正極材料、導電炭和粘結(jié)劑的均勻混合物，所述磷酸錳鐵鋰材料層為磷酸錳鐵鋰、導電炭和粘結(jié)劑的均勻混合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一種高能量動力鋰電池正極片，其特征在于:所述三元材料層中的三元材料為鎳鈷錳三元LiNixCoyMn1 x y02和鎳鈷鋁三元LiNi Q.85Coa #1。.。502中的至少一種，其中，0<x< l、0<y< 1、x+y < I。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種一種高能量動力鋰電池正極片，其特征在于:所述磷酸錳鐵鋰材料層中的磷酸錳鐵鋰化學通式為LiMn1 xFexP04，其中O < x < I，所述導電炭為導電石墨、炭黑、碳納米管和石墨稀中的至少一種；所述粘結(jié)劑為聚偏二氟乙稀PVDF0
【文檔編號】H01M4/136GK105895857SQ201410739974
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2014年11月24日
【發(fā)明人】許輝, 張勇來, 孫錦玉, 饒睦敏, 耿德先, 李瑤
【申請人】深圳市沃特瑪電池有限公司