[发明专利]一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及动力锂离子电池，更具体的说，涉及一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池。

背景技术

提升动力锂离子电池的功率性能、循环寿命，并改善其安全性能一直是产品开发的重点。因此，如何在保证电池功率性能和循环稳定性的基础上，进一步优化动力电池的安全性能一直是目前面临的难题。现有技术中，为了提高电池的安全性能，在正负极表面表涂一层惰性材料保护层增加电极片表面电阻和提高电极片热稳定性，从而在电池局部过热或短路时起到安全保护和阻燃的作用。但是无论是在极片表面表涂氧化铝或者是钛酸锂涂层等，都存在制备工艺复杂、表涂厚度不均匀等因素所造成的表涂效果不佳甚至影响电池功率性能的效果。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片及其制备方法、动力锂离子电池。将微量的磷酸铁锂均匀分散在三元正极材料中，既能避免惰性材料表涂层在正极片上厚度不均以及一致性差的缺点，又能够显著简化样品电池的制备流程。由于磷酸铁锂本身的结构稳定性优于三元材料，因此在三元正极材料中微量混掺磷酸铁锂后将提升电池材料体系的结构稳定性。本发明中的采用微量磷酸铁锂混掺三元正极材料正极片的锂离子电池能够在保证电池电性能的基础上，进一步改善电池的安全性能。

为实现本发明的目的，本发明提供了一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片，包括正极材料以及集流体，所述正极材料包括正极活性材料、正极导电剂、正极粘结剂，所述正极活性材料包括三元正极材料和磷酸铁锂，所述三元正极材料和磷酸铁锂与正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂均匀分散混掺形成正极浆料，其中磷酸铁锂占正极活性材料的质量比为0.1％-15％。

进一步地，所述集流体为铝集流体。

进一步地，所述的磷酸铁锂为一次颗粒或者二次颗粒。

进一步地，所述的磷酸铁锂正极材料的碳含量为1％-20％，材料的D50粒径约为0.5-10μm。

进一步地，所述的三元正极材料为LiNi_xMn_yCo_1-x-yO₂(x＝y＝1/3或x＝0.5， y＝0.3或x＝0.8，y＝0.1)和LiNi_0.85Mn_0.10Al_0.05O₂中的一种或两种以上。

进一步地，所述负极片的压实密度为2.5-4g/cm³，极片电阻率为0.5-50 Ω·cm。

相应地，本发明还提供了一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片的制备方法：该方法包括如下步骤：将正极活性三元材料和磷酸铁锂与正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂均匀分散混掺形成正极浆料，然后按常规工艺制得正极极片。

相应地，本发明还提供了一种采用磷酸铁锂微量混掺三元正极材料正极片的动力锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜、电解液；

所述正极片为上述磷酸铁锂微量混掺三元材料正极片，组成包括正极材料和正极金属集流体，所述正极材料包括正极导电剂、正极粘结剂和正极活性材料，所述正极活性材料占正极材料的质量比为90％-99％，其中三元正极材料占正极活性材料的质量比为85％-99.5％，磷酸铁锂占正极活性材料的质量比为 0.5％-15％，所述负极导电剂为乙炔黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、导电炭黑、鳞片状石墨、碳纤维中的一种或两种以上的组合，所述的正极粘结剂为聚偏二氟乙烯(PVDF)；

所述负极片包括负极材料和负极集流体，所述负极活性材料占负极材料质量比为90％-97％，所述负极导电剂为乙炔黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、导电炭黑、鳞片状石墨、碳纤维中的一种或两种以上的组合；

所述隔膜为聚烯烃微孔隔膜、无纺布隔膜、PVDF凝胶隔膜、陶瓷隔膜、纤维隔膜中的一种；