[发明专利]一种低温型长循环磷酸铁锂电池

权利要求书

1.一种低温型长循环磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片和电解液，其特征在于，

所述正极片包括正极集流体及涂覆在正极集流体上的正极浆料；所述正极浆料包括磷酸铁锂、多孔g-C₃N₄纳米球、石墨烯和聚合物固体电解质；

所述负极片包括负极集流体及涂覆在负极集流体上的负极浆料；所述负极浆料包括天然石墨、导电剂和粘结剂；

所述电解液包括有机溶剂、锂盐、成膜添加剂和低温添加剂；所述有机溶剂包括不溶解锂盐的非水有机溶剂和羧酸酯类溶剂。

2.如权利要求1所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述不溶解锂盐的非水有机溶剂为1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚；所述羧酸酯类溶剂为甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯中的一种或几种。

3.如权利要求2所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述不溶解锂盐的非水有机溶剂和羧酸酯类溶剂的体积比为60~85：15~40。

4.如权利要求1所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiCF₃SO₃和LiN(CF₂SO₂)₂中的一种或多种组合；所述锂盐在电解液中的浓度为1.2~2.0mol/L。

5.如权利要求1所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述成膜添加剂包括二乙基碳酸脂和碳酸亚乙烯酯；所述成膜添加剂占电解液的体积分数为7~15%。

6.如权利要求1所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述低温添加剂包括碳酸乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯；所述低温添加剂占电解液的体积分数为5~12%。

7.如权利要求1-6任一所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极片的制备方法包括如下步骤：

（1）将SiO₂纳米球为模板，和三聚氰胺在水中混合超声分散后，进行两步高温烧结；之后将产物于氢氟酸溶液中刻蚀处理除去SiO₂，依次经过滤、洗涤并干燥，得到多孔中空g-C₃N₄纳米球；

（2）将多孔中空g-C₃N₄纳米球和石墨烯于N-甲基吡咯烷酮中混合，超声振荡分散后，加入聚乙二醇二丙烯酸酯、光引发剂后搅拌，在惰性气氛下进行紫外光引发聚合；最后加入纳米磷酸铁锂充分匀浆，得到的混合浆液涂覆于涂碳铝箔上，得到正极片。

8.如权利要求7所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤（1）中，

所述两步高温烧结为：先于500~580℃下烧结1~2h，升温速度为1~3℃/min；冷却至室温，用氢氟酸溶液喷雾法处理10~30min，再于580~650℃下烧结2~4h，升温速度为2~4℃/min。

9.如权利要求7所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤（1）中，

所述SiO₂纳米球的粒径为500~600nm；

所述SiO₂纳米球和三聚氰胺的质量比为1：1.8~3；

所述多孔中空g-C₃N₄纳米球的平均孔径为5~20nm。

10.如权利要求7所述一种低温型长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤（2）中，

所述多孔中空g-C₃N₄纳米球和石墨烯的质量比为0.5~0.8：1~1.3；

所述光引发剂为2,2-二甲氧基-2-苯乙酮；所述聚乙二醇二丙烯酸酯和光引发剂的质量比为1：0.3~0.6；

所述紫外光的波长为365nm，强度为5~7mW/cm²，曝光3~6次，每次曝光时长为5~8min；

所述纳米磷酸铁锂的粒径为50~100nm；

所述纳米磷酸铁锂占混合浆液的质量分数为91.5~94.5%。