[发明专利]一种低温改善型磷酸铁锂电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池的技术领域，特别是涉及一种低温型磷酸铁锂电池的制备方法。

背景技术

发展新材料、开发可再生能源技术成为21世纪人类要解决的重大课题之一。而作为能量储存和转化装置的化学电源是有效利用能源的重要手段。目前，锂离子电池、燃料电池是化学电源领域的研究热点，尤其是作为动力电池对环境保护和社会发展具有重要的意义。锂离子电池因其工作电压高、能量密度大、自放电率低、环境友好等优点而受到世界各国的广泛关注。

目前市场上应用较多的有钴酸锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池。其中，磷酸铁锂电池无论从电化学性能，包括可逆容量、稳定性、安全性、循环性和大电流放电能力，还是原材料的价格来看，都优于其他类电池。尤其是循环性能，能量型磷酸铁锂电池1C循环2000次容量保持率可以达到80%以上，远高于钴酸锂电池、三元材料电池、锰酸锂电池。但是，磷酸铁锂电池低温性能较差。尽管人们通过各种方法，例如锂位、铁位、甚至磷酸位的掺杂改善离子和电子导电性能，通过改善一次或二次颗粒的粒径及形貌控制有效反应面积、通过加入额外的导电剂增加电子导电性等，改善磷酸铁锂的低温性能，但是磷酸铁锂材料的固有特点，决定其低温性能劣于锰酸锂等其他正极材料。 磷酸铁锂电池已开始应用到不同领域，当低温度使用时，其性能较差，-20℃的放电容量仅占常温下的30%左右，使其在北方等寒冷地区的应用受到限制。因这也是其作为动力电池推广使用的一大障碍，因此改善低温性能至关重要。

发明内容

本发明的目的是开发出一种低温改善型磷酸铁锂电池，解决普通锂离子电池的低温放电差的问题，进一步扩大锂离子电池的应用领域。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种低温改善型磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片及电解液，其特征是：正极材料为磷酸铁锂材料，镍钴锰酸锂材料或锰酸锂材料；导电剂为碳纳米管，KS系列，Super P-LiS，FG系列，纳米碳纤维，石墨烯中的一种或两种以上混合；正极重量百分比为：正极活性物质88~94%，导电剂为1~10%，粘结剂为2~8%；正极活性物质中镍钴锰酸锂材料或锰酸锂材料的加入量为1~10%，其余为磷酸铁锂材料；负极重量百分比为：石墨88~95%，导电剂为1~10%，粘结剂为2~8%。

根据所述一种低温改善型磷酸铁锂电池，其特征是：电解液为低温型电解液，溶质为六氟磷酸锂（LiPF₆）或四氟硼酸锂（LiBF₄），溶剂添加剂为环状碳酸甲乙酯（EMC）和链状丁酸乙酯（EB），加入量为0.1~5wt%。

根据所述一种低温改善型磷酸铁锂电池，其特征是：

正极配方：活性物质磷酸铁锂加少量的镍钴锰酸锂，导电剂为导电炭黑（Super-P）和纳米碳管的混合，粘结剂为PVDF5130，溶剂为氮甲基吡咯烷（NMP），正极浆料粘度控制为3000~15000mPas；浆料中各种物质的重量百分比为：磷酸铁锂:镍钴锰酸锂：导电炭黑（Super-P）: 纳米碳管:PVDF5130:NMP=87:6:1:1:5:115；

负极配方：负极活性物质为人造石墨，导电剂为导电炭黑（Super-P）和纳米碳管，胶黏剂为丁苯橡胶（SBR），增稠剂为羧甲基纤维素钠（CMC），水为溶剂，负极粘度控制为1500~6000mPas；浆料中各种物质的比例为：石墨:Super-P:纳米碳管:CMC:SBR:H₂O=93:1.5: 1:1.5:3:125。

根据所述一种低温改善型磷酸铁锂电池，其特征是：

将正、负极片做好后，中间为隔膜采用卷绕的方式卷绕成所需型号电芯，然后再入壳烘烤30h，进行注液、装配，化成、分容；电解液采用低温型1mol/L的LiPF₆有机体系的溶液，加入量为6g；隔膜采用PP/PE/PP三层复合隔膜，厚度为20μm。

根据所述一种低温改善型磷酸铁锂电池，其特征是：

正极配方：活性物质磷酸铁锂加少量的镍钴锰酸锂，导电剂为导电炭黑（Super-P）和碳纤维混合，粘结剂为PVDF5130，溶剂为氮甲基吡咯烷（NMP），正极浆料粘度控制为3000~15000mPas；浆料中各种物质的重量百分比为：磷酸铁锂:锰酸锂：Super-P: 纳米碳管:PVDF5130:NMP=88:5:1:1:5:115；