[发明专利]一种磷酸铁锂电池的正极材料、使用该正极材料的磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及化学能源材料领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池的正极材料、使用该正极材料的磷酸铁锂电池及其制备方法。 

【背景技术】

锂离子电池自商业化以来，层状氧化物LiCoO2正极材料，容量较高，循环寿命长，但是钴资源匮乏、价格昂贵且具有毒性，因此寻求价格优廉、性能可靠、环境友好的正极材料成为锂离子电池的重要研究方向。LiNiO2、LiNiCo1-xO2等层状氧化物和以LiMn2O4为代表的尖晶石型正极材料在过去十年中得到广泛研究，但是由于其各自存在的缺陷制约了他们的发展前景。 

上世纪90年代末期以来，橄榄石型LiFePO4正极材料的研究引起广大研究者的关注。LiFePO4正极材料具有原料丰富、价廉、无毒、理论容量较高、热稳定性和循环性能好等特点，有望成为新一代锂离子电池正极材料。因此业界正在积极研制磷酸铁锂正极材料的组分构成。 

另外，相关技术的制备磷酸铁锂正极材料的工艺中仅用普通的搅拌器搅拌混合材料，从而需要十几个小时才能将混合材料搅拌均匀。 

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种柔韧度增强、且不会出现开裂、掉粉的现象的极片和省时的极片的制备方法。 

本发明的目的是这样实现的：一种磷酸铁锂电池的正极材料，按以下重量分数组成： 

磷酸铁锂：40％-55％； 

第一导电剂：1％-2％； 

第二导电剂：0-1.5％； 

粘结剂：2％-5％；以及溶剂：42％-57％。 

优选的，所述第一导电剂为Super-P和鳞片石墨中的一种或全部。 

优选的，所述第二导电剂为KS-6和导电石墨中的一种或全部。 

优选的，所述粘结剂为F105+F105A。 

优选的，所述溶剂为H2O。 

一种磷酸铁锂电池，包括壳体、盖体、电解液和由正极极片、负极极片和隔膜纸卷绕成的电芯，其中，所述正极极片涂覆有如权利要求1-5所述的正极材料。 

优选的，所述的电池的制备方法，包括预混、研磨、再混、涂覆、制片、卷绕、注液、化成、陈化以及检测过程，所述预混过程为：(1)将粘结剂和溶剂混合搅拌20分钟；(2)一次搅拌：加入第一、第二导电剂，搅拌15分钟；(3)二次搅拌：加入磷酸铁锂，搅拌25分钟； 

所述研磨过程为：将预混后的浆料通过三辊研磨机进行研磨。 

优选的，所述三辊研磨机包括彼此相隔一定距离的三根辊筒、位于辊筒旁的刮刀和位于刮刀下方的接料池。 

优选的，所述三根辊筒包括前辊筒、中辊筒和后辊筒，三根辊筒的转速从后向前顺次增大，中辊筒夹在前、后辊筒之间，其转动方向与前、后辊筒的转动方向相反。 

优选的，所述经研磨后的第一、第二导电剂、磷酸铁锂的粒径均为3-18um。 

本发明具有以下优点：本发明的磷酸铁锂电池的正极浆料经过三辊研磨机研磨后制作的极片柔韧度增强、且不会出现开裂、掉粉的现象。 

【附图说明】

图1为本发明三辊研磨机的示意图。 

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明作详细说明。 

本发明一方面提供了一种磷酸铁锂电池的正极材料，按以下重量分数组成： 

磷酸铁锂：40％-55％； 

第一导电剂：1％-2％； 

第二导电剂：0-1.5％； 

粘结剂：2％-5％；以及溶剂：42％-57％。 

磷酸铁锂(分子式LiFePO4)的物理结构为橄榄石结构分类中的一种，中心金属与周围的六个氧形成以铁为中心公角的八面体FeO6，而磷酸根中的磷与四个氧原子形成以磷为中心共边的四面体PO4，结构中的磷酸基对整个材料的框架具有稳定的作用，使得材料本身具有良好的热稳定性和循环性能。 

第一种实施方式： 

一种磷酸铁锂电池的正极材料，优选地，按以下重量分数组成：磷酸铁锂：40％第一导电剂：1％第二导电剂：0粘结剂：2％以及溶剂：57％。 

导电剂的作用为提高正极极片的导电性能，补偿正极活性物质的电子导电性能，以及提高正极极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。优选地，所述第一导电剂为超导碳黑，如Super-P(小颗粒导电碳黑，30-40nm，以油炉法生产为主)和鳞片石墨中的一种或全部；所述第二导电剂为KS-6和导电石墨中的一种或全部。 

鳞片石墨属于天然石墨，振实密度大，粒径人为控制在相对较小的范围。更优地，鳞片石墨可以为S-O(超微细石墨粉，常见为3-4um)。