[发明专利]一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池制备领域，具体地说通过在改性集流体表面涂覆活性物质 制备出正负极极片，并制备出磷酸铁锂离子电池。

背景技术

磷酸铁锂锂离子电池是近几年发展起来的一种新型储能电源，并以其循环寿命 好、价格低廉、环境友好等优点而受到人们的青睐，并广泛应用于纯电动汽车、混合动力车、 电动工具及其储能领域。但是随着人们快充、快放锂离子电池的需求增加，要求高功率的锂 离子电池以满足市场的需求，目前市场上所推出的高功率锂离子电池通常在倍率为20C左 右，为提高锂离子电池的功率会造成能量密度的损失，比如专利（CN104577130A）公开了 软包装高功率磷酸铁锂动力电池，虽然通过底涂技术提高锂离子电池的倍率性能，但是存 在能量密度降低及其循环寿命降低等缺点，为在提高锂离子电池大倍率性能的同时，兼顾 能量密度和循环性能显得非常必要，并可以产业化推广。

发明内容

本发明正是基于目前磷酸铁锂倍率性能差等缺点，通过采用网状铝箔和刻蚀铜箔 集流体，并采用多极耳方式提高锂离子电池的倍率性能，同时又能兼顾锂离子电池的能量 密度和循环性能，来提高锂离子电池的综合性能。

本发明的技术方案是通过以下方式实现的：一种高功率磷酸铁锂电池，由正极极 片，负极极片、陶瓷隔膜、极耳、功倍率型电解液和金属外壳组成，所述的正极极片集流体采 用网状铝箔，在其表面依次涂覆磷酸铁锂浆料和偏铝酸锂涂层；负极极片采用刻蚀铜箔，在 其表面依次沉积硅及其涂覆硬碳复合浆料，正、负极极耳均采用多极耳结构；其特征在于： 所述的正、负极极片与极耳通过焊接连接，其连接处表面涂覆有极耳胶。

所述的网状铝箔的浆料涂覆区采用网状结构，其网孔大小为100~1000μm，网孔率 为10~50%，极耳焊接区采用无网孔铝箔，且铝箔的厚度为15~40μm。

本发明的制备方法：包括以下步骤：

1）、制作正极极片：取网状铝箔用硫酸对其进行刻蚀：刻蚀的深度为0.5~2μm，刻蚀线间 距为1~5mm，刻蚀区域表面依次涂覆有磷酸铁锂涂层和偏铝酸锂涂层，使得网状铝箔、磷酸 铁锂层、偏铝酸锂涂层厚度比例为：1：5~10：0.5~1；

2）、制作负极极片：刻蚀铜箔，铜箔采用机械法进行刻蚀，铜箔的刻蚀深度为0.5~2μm， 刻蚀线间距为1~5mm，且刻蚀区域表面依次沉积硅和涂覆硬碳复合浆料，其它区域无刻蚀， 最后得到负极极片；

所述的沉积硅是采用气相沉积法沉积硅。

所述的铜箔、硅、硬碳层的厚度为：5~15:1：50~150。

所述的涂覆硬碳复合浆料的配比为：硬碳：PVDF粘结剂：SP导电剂=90:5:5，通过涂 布机将铜箔表面涂覆硬碳复合浆料。

3）、正极极片和负极极片的涂覆层干燥后分别在其极耳处焊接有铝箔极耳和镍合 金极耳，并在正、负极极耳焊接处表面涂覆有极耳胶，再添加陶瓷隔膜、极耳、功倍率型电解 液和金属外壳即制得到高功率磷酸铁锂电池。

本发明的有益效果：1、采用网状铝箔，不但可以提高活性物质与集流体之间的接 触面积，降低内阻，并因此提高锂离子电池的大倍率放电能力；同时，采用网状铝箔集流体 可以提高活性物质的利用率，并因此提高锂离子电池的能量密度。2、采用刻蚀铜箔，由于铜 箔表面进行了刻蚀，采用化学气相法可以使硅更容易沉积在其表面，同时高容量的硅材料 又可以作为负极活性物质提高负极材料容量，且采用沉积法在集流体表面沉积的硅可以降 低硅材料在充放电过程中的膨胀率，并提高循环性能和锂离子电池的能量密度。3、在正负 极极片与极耳处涂覆极耳胶可以提高锂离子电池的大倍率放电条件下的极耳处的散热性 能及其安全性能。

附图说明

图1是实施例的放电电压-容量保持率曲线图；

图2是对比例的放电电压-容量保持率曲线图。

具体实施方式

实施例1：

取20μm的网状铝箔（网孔大小为500μm，网孔率为30%）用硫酸对其进行刻蚀：刻蚀的深 度为0.5~2μm，刻蚀线间距为1~5mm，刻蚀区域表面依次涂覆有160μm磷酸铁锂涂层，干燥完 毕后涂覆16μm偏铝酸锂涂层，得到正极极片，并在其极耳处焊接铝箔极耳；