[发明专利]可快充的超高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池及制备方法，尤其涉及一种可快充的超高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池及制备方法。

背景技术

现今广泛应用于电动工具、汽车启动电源等高倍率动力型产品领域的电池仍是以镍镉、镍氢电池和铅酸电池为主。镍镉、镍氢电池都存在记忆效应，必需进行定期的放电管理，一旦操作不当即会影响电池的使用性能，因此，烦琐的放电管理程序在镍镉、镍氢电池的使用过程中是无法避免的，这就增加了电池使用过程中的工作量。而镍镉电池和铅酸电池从原材料、生产过程到废品回收等都是重污染的过程，不仅污染周边的生态环境，同时也对人体的健康造成了严重的伤害，而且这类电池的使用寿命短，所需的充电时间长，在使用中存在诸多不便。

锂离子电池以高能量密度、高电压平台、长寿命、无记忆效益及环保无污染等性能优势而成为电动工具、汽车启动电源等高倍率动力型电池应用领域的又一绝佳选择。现有的锂离子电池的正极材料主要由钴酸锂制造而成，由于钴酸锂电池的安全性能较差，且在进行大电流放电时电池的温度较高，而钴酸锂本身的高温性能差，导致钴酸锂电池长期进行大电流放电循环会大大缩短其使用寿命，故钴酸锂电池不适宜应用在电动工具、汽车启动电源等高倍率大功率动力型电池产品领域中。

当然，使用磷酸铁锂材料来制造电极片就能够消除钴酸锂电池的安全隐患，但因磷酸铁锂自身材料的特性，使得磷酸铁锂材料的加工性能差，容易出现脱粉和掉料，目前为了改善磷酸铁锂材料的加工性能，通常要对磷酸铁锂材料进行改性处理，再在磷酸铁锂材料中添加较多的粘结剂来制作极片。但是，上述方法会影响制造而成的磷酸铁锂电极片的高导电性，导致磷酸铁锂电池不能实现高倍率放电和大电流快速充电的功能。目前为了兼顾材料的加工性能，现有的磷酸铁锂电池仅可20C以下倍率放电，且不具备快速充电的功能，所需的充电时间长，不能满足电动工具、汽车启动电源等要求电池30C超高倍率大电流持续放电的高倍率动力型产品领域的应用要求。

目前也有一些相对较为新型的制造用作电池正极材料的磷酸铁锂的方法，如申请日为2008年01月27日，公开号为101494288的中国专利中，公开了一种锂离子二次电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，使用该专利中的磷酸铁锂制造而成的电池具有大电流放电的功能，但是该专利中的锂源化合物、二价铁源化合物、磷源化合物和有机小分子碳源添加剂在烧结的时候所需的温度较高，在300-500℃之间，烧结所耗费的时间较长，需要5-15小时；烧结前驱体和有机高分子聚合物碳源添加剂混合后进行烧结的温度也要在600-800℃之间，所需时间要5-20小时。由此使得该专利所需耗费的能源较多，提高了生产成本，降低了生产效率。

又如申请日为2008年01月11日，公开号为101483261的中国专利中，公开了一种高功率磷酸铁锂电池及其制造方法，该专利中采用亚微米级的磷酸铁锂粉末作为正极浆料中的活性材料，这就使得对磷酸铁锂的要求较高，大大提高了生产成本，而且仅靠亚微米级的磷酸铁锂粉末作为正极浆料中的活性材料无法达到电池可快速充电和超高倍率的功能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理，性能稳定，使用寿命长，可快充的超高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池及制备方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该可快充的超高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池包括正极片、负极片、隔离膜和铝塑复合膜，所述隔离膜位于正极片和负极片之间，所述铝塑复合膜包裹在正极片、负极片和隔离膜的外周，其特点在于：所述正极片由正极集流体和正极浆料制造而成，所述正极浆料包括重量配比为88％～93％的磷酸铁锂、0.2％～2.5％的导电石墨、1％～5％的纳米碳纤维、0.1％～0.4％的分散剂和3.8％～6％的聚偏氟乙烯，其中分散剂为非离子型表面活性剂，所述浆料的固含量为46％～52％，该浆料均匀的分布在正极集流体的上下表面，且该浆料的面密度在15～20mg/cm²之间。

本发明所述正极浆料中还包括重量配比在2％以下的乙炔黑。

本发明所述分散剂为甲基丙烯酸甲酯高聚物。

本发明所述聚偏氟乙烯的分子量在130万以上。

本发明所述电池的结构为方形或者圆柱形。

本发明制备该可快充的超高倍率磷酸铁锂聚合物锂离子电池的方法包括正极片制备工序，其特点在于：所述正极片制备工序中，