[发明专利]磷酸铁锂复合正极极片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种磷酸铁锂复合正极极片的制备方法，该方法是以泡沫金属为集流体，在其表面涂覆磷酸铁锂，压制得到磷酸铁锂极片，再通过银镜反应在磷酸铁锂表面沉积形成金属银单质包覆层，制备出层状结构的磷酸铁锂复合正极极片。该极片利用内部的泡沫金属集流体增大与活性物质的接触面积，降低内阻、提高粘附力，同时利用外部的高导电银单质提高极片导电率，并降低副反应的发生机率，提高磷酸铁锂极片的导电性及散热性能，制备出磷酸铁锂电池具有倍率性能佳、散热性能优异、循环性能好及其安全性能高等特性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池材料技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂复合正极的制备方法，以及由该制备方法获得的磷酸铁锂复合正极极片。

背景技术

磷酸铁锂(LiFePO₄)因其原料来源丰富、价格廉价、热稳定性好、循环性能优异等优点被认为是一种具有广阔应用前景的新型锂离子电池正极材料，可应用于动力电池或储能电池。

随着电动汽车的普及、电池快充技术的需求，要求锂离子电池具有较高的倍率性能，才能满足电动汽车、电动工具等领域的发展。但由于磷酸铁锂为橄榄石结构，相较于层状结构，其振实密度小、电子导电率差，造成倍率性能较差。为提高磷酸铁锂材料或极片的倍率性能，目前主要采用集流体涂炭技术、或掺杂导电剂及表面涂覆技术等措施，以提高正极极片的导电性及与电解液的相容性。如中国专利201510258029.4公开了一种高倍率磷酸铁锂正极材料的制备方法及电池正极片，通过在铝极片表面化学镀铝，并在其表面包覆石墨烯提高极片的导电性，但是该方法采用的电镀法使在极片沉积的铝物质致密度高，造成电解液的渗透率低，从而影响循环性能。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种磷酸铁锂复合正极极片的制备方法，该方法通过在泡沫金属集流体表面压制磷酸铁锂活性物质，再通过银镜反应在磷酸铁锂表面沉积、包覆金属银单质，从而提高磷酸铁锂复合正极极片的导电率、倍率性能及散热性能、循环性能。

为实现上述目的，本发明提供的磷酸铁锂复合正极极片的制备方法，包括以下步骤：

a、制备磷酸铁锂极片：

配置磷酸铁锂浆料，涂敷在泡沫金属集流体上，干燥后经辊压得到磷酸铁锂极片；

b、制备磷酸铁锂复合正极极片：

将磷酸铁锂极片置于(0.5～5)L浓度为(0.02～0.2)mol/L的硝酸银溶液中，然后在不断搅拌条件下，向硝酸银溶液不断滴加浓度0.2mol/L的氨水，直至所产生的浑浊变为澄清，得到银氨溶液，之后向银氨溶液中再滴加(1～10)L浓度为(0.005～0.01)mol/L的乙醛溶液，并在温度(60～90)℃下反应(5～20)min，经水清洗后，得到表面包覆有金属银单质的磷酸铁锂复合正极极片。

本发明的磷酸铁锂复合正极极片，选用泡沫金属为集流体，经在基体表面压制磷酸铁锂活性物质后，再通过银镜反应在磷酸铁锂表面沉积形成金属银单质包覆层。借助泡沫金属集流体多孔的特性，一方面提高极片的吸液保液能力，以助于储存和释放电解液，从而提高倍率性能，改善循环性能；另一方面增大与活性物质的接触面积，提高磷酸铁锂的利用率和粘附力，降低磷酸铁锂与集流体之间的电阻。利用形成的银单质包覆层为导电率高、包覆均匀的纳米层，一方面提高复合极片的外部导电率和散热性能，提高复合极片的导电性；另一方面可避免磷酸铁锂与电解液的直接接触，降低副反应的发生。另外，由于银镜反应所处体系为碱性体系，更利于磷酸铁锂具有更高的循环性能。本发明获得的磷酸铁锂复合正极极片，显著提高了导电率、倍率性能及散热性能、循环性能，从而使制备出的磷酸铁锂电池具有倍率性能佳、散热性能优异、循环性能好及其安全性能高等特性，适用于锂离子电池的发展需求。

作为对上述技术方案的限定，步骤a中所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂、碳纳米管、聚偏氟乙烯与N-甲级吡咯烷酮按质量比(90～95):(1～2):(3～9):150配制而成。