[发明专利]磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种磷酸铁锂锂离子电池及其制备方法，尤其地，涉及一种磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法。

背景技术

在锂离子电池中，正极材料的选择和质量对锂离子电池的性能与价格起着决定性影响。目前常用的正极材料主有氧化钴锂(LiCoO₂)、氧化锰锂(LiMn₂O₄)、氧化镍锂(LiNiO₂)、镍钴锰多元锂化物及磷酸铁锂(LiFePO₄)，其中LiFePO4因其具有价格低廉、环保、循环性能优良、材料稳定性好等特点而逐渐被应用于电动汽车、航天、储能等领域。

对以不同氧化物为正极材料的锂离子电池，其电池的组成结构、使用的负极材料、电解液等都基本相同，主要差异就是正极极片的配方及制片工艺上。而对磷酸铁锂锂电池而言，尤其是对高功率的磷酸铁锂电池，往往采用纳米亚微米级的磷酸铁锂粉末，粒径小，比表面积大，粘结性能差。因此在使用同种材料的情况下，正极片的制备成为了磷酸铁锂电池的关键技术。与常规电池极片制作方法相同，磷酸铁锂电池正极片也是将作为正极活性物质LiFePO₄与导电剂及粘结剂制成的浆料涂覆在正极集流体的两侧。

在磷酸铁锂锂电池正极片中，集流体为汇集电流的结构或零件，功用主要是将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流对外输出。活性物质应与集流体充分接触，并且内阻应尽可能小为佳。在锂离子电池中，由于正极充电时电压高，所以要求正极集流体耐氧化。铝箔由于导电性好、延展性好、且在铝表面形成Al₂O₃绝缘体(可防止集流体被氧化而生成LiAl合金，LiAl合金很脆，从而导致集流体强度变差)，故通常用作正极集流体。而且，在磷酸铁锂锂电池正极片中，正极集流体通常采用光铝箔。

但是在研究中发现，在磷酸铁锂正极浆料制备过程中，当磷酸铁锂粉末的颗粒粒径处于纳米到亚微米级时，通过磷酸铁锂粉体颗粒与光铝箔之间的粘结性差，就其原因在于磷酸铁锂粉体材料处于纳米到亚微米级别时，比表面积越大。此时，通常的做法就是提高粘结剂的量。

但是对于尺寸规格确定的磷酸铁锂锂离子电池而言，尽管通过增加粘结剂用量可满足磷酸铁锂粉体材料与集电极之间的粘结紧密性，但是活性材料的量相对要减少，从而导致磷酸铁锂锂离子电池的能量密度降低。此外，在磷酸铁锂锂电池正极片中，粘结剂通常采用聚乙烯醇(PVA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、羧甲基纤维素钠(CMC)，这些均是电绝缘高分子化合物，对于尺寸规格确定的磷酸铁锂锂离子电池而言，当粘结剂量增大时，需要在导电剂(通常采用石墨、乙炔黑)含量和活性材料量之间进行折衷，从而所制得的电极片在整体上不能达到非常理想的性能。同时，非导电性高分子材料粘结剂用量的增加又在一定程度上增加了极片的绝缘性，从而导致极片的内阻增大，影响电池的倍率性能等。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂锂离子电池正极片及其制备方法，所述磷酸铁锂锂离子电池正极片在不增加粘结剂总体用量的情况下不仅保证纳米到亚微米级磷酸铁锂粉末颗粒与集流体之间的粘结性，而且能提高电极片的导电性。

为了达到上述目的，针对本发明的第一个方面，本发明提供了一种磷酸铁锂锂电池正极片，包括正极集流体、磷酸铁锂颗粒、导电剂以及粘接剂，其特征在于，所述正极集流体为腐蚀造孔的铝箔，所述磷酸铁锂颗粒的粒径为纳米至微米级，所述粘接剂为有机导电高分子粘结剂与不导电高分子粘结剂的混合物。

为了达到上述目的，针对本发明的第二个方面，本发明提供了一种磷酸铁锂锂离子电池正极片的制备方法，包括步骤：制备正极集流体，包括对光铝箔进行去油除污处理、进行化学或电化学腐蚀造孔以及进行清洗及稳定化处理步骤；制备正极浆料，所述正极浆料包括纳米至微纳米级磷酸铁锂颗粒、导电剂、以及有机导电高分子粘结剂和非导电高分子粘结剂的混合物；将所述正极浆料涂覆在所述正极集流体上并烘干，以形成电极片半成品；以及将电极片半成品辊压至规定厚度、并裁切至规定尺寸，以制成磷酸铁锂锂电池用正极片成品。

在依据本发明的磷酸铁锂锂离子电池正极片的制备方法中，优选地，磷酸铁锂颗粒的尺寸范围为50～500nm。