[发明专利]一种磷酸铁锂正极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种磷酸铁锂正极极片及其制备方法和应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)将D50为450～1000nm的磷酸铁锂原料A和D50为50～150nm的磷酸铁锂原料B按照(4～6):(6～4)的质量比进行一次混合，得到的混合磷酸铁锂；(2)取步骤(1)得到的混合磷酸铁锂，与导电剂和溶剂进行二次混合，加入粘结剂进行三次混合得到浆料；(3)将步骤(2)得到的浆料分别涂布在集流体表面，经冷压处理得到所述磷酸铁锂正极极片。本发明所述磷酸铁锂正极极片可以根据不同电池对低温性能和能量密度要求，进行调控混配相对应的磷酸铁锂正极材料。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种磷酸铁锂正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

磷酸铁锂(LFP)正极材料由于其稳定的橄榄石结构而具有相较于三元材料更加优越的安全性能以及更高的循环性能，在新能源汽车以及储能领域占有相当大的市场。其理论比容量为170mA/g，电压平台为3.2V，具有原材料来源丰富、无毒、对环境友好、安全性高、比容量高、循环性能稳定、价格低廉等优点，被认为是锂离子动力电池理想的正极材料。但由于其本身结构的限制，导致以LiFePO₄为正极材料的锂离子电池导电率差、锂离子扩散速率慢，在低温条件下放电性能较差，这些都影响了LiFePO₄正极材料在动力电池中的实际应用。尤其是近年来乘用车动力电池使用条件，对锂离子电池低温放电性能提出更高要求，这需要对磷酸铁锂正极材料低温性能进行提升。另外，对于乘用车而言，续航里程是其重要指标，因此对电池的能量密度要求较高，这就需要磷酸铁锂正极材料具有相对较高的压实密度，同时兼顾低温放电性能和较高压实密度。

CN108878797A公开了一种高压实密度磷酸铁锂正极材料及正极极片，将磷酸铁锂加工成纳米颗粒分散液，然后加入包覆剂和导电纳米碳材料，混合后浆料干燥后制备而得磷酸铁锂二次颗粒。其制得磷酸铁锂正极材料的压实密度较高但是低温性能较差。

CN103715452A公开了一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池，其采用的正极活性物质为纳米化并经非连续石墨烯结构包覆的磷酸铁锂，其中纳米化磷酸铁锂的中值粒径为5-10nm，石墨烯为3-8层多层石墨烯，包覆面积占磷酸铁锂材料总表面积的40％-70％，其制得的正极极片压实密度较低，导致能量密度较低。

上述方案存在有低温性能较差或压实密度较低的问题，因此，开发一种兼顾电池低温性能和压实密度的磷酸铁锂正极极片是十分必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂正极极片及其制备方法和应用，通过混合两种不同粒径的磷酸铁锂，调配大颗粒和小颗粒的混合比例，纳米尺寸的一次小颗粒能极大减小Li⁺在材料内部的扩散距离，改善磷酸铁锂材料的低温性能，微米尺寸的大颗粒能保障材料的压实密度，并且适当比例的小颗粒能填充在大颗粒空隙中，在改善低温放电性能的同时兼顾材料整体的压实密度。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种磷酸铁锂正极极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将D50为450～1000nm的磷酸铁锂原料A和D50为50～150nm的磷酸铁锂原料B按照(4～6):(6～4)(例如：4:6、5:5或6:4等)的质量比进行一次混合，得到的混合磷酸铁锂；

(2)取步骤(1)得到的混合磷酸铁锂，与导电剂和溶剂进行二次混合，加入粘结剂进行三次混合得到浆料；

(3)将步骤(2)得到的浆料分别涂布在集流体表面，经冷压处理得到所述磷酸铁锂正极极片。