动力电池及其正极极片制造技术

本发明专利技术公开了一种动力电池及其使用的正极极片。所述正极极片包括正极集流体和覆盖在正极集流体上的活性材料层，所述正极活性物质为磷酸铁锂和FeF3的混合材料，或为磷酸铁锂和LiFe2F6的混合材料，或为磷酸铁锂、FeF3和LiFe2F6三者的混合材料。与现有技术相比，本发明专利技术通过采用克容量较高(200mAh/g以上)、且与磷酸铁锂实际发挥充放电区间较为接近的FeF3或者LiFe2F6材料，使得动力电池具有较高的能量密度和安全性能。 1

Power battery and its cathode electrode

The invention discloses a power battery and the positive pole piece used by the power battery. The positive polar plate includes a positive collector fluid and an active material layer covering the positive collector fluid, the positive active substance is a mixture of lithium iron phosphate and FeF3, or a mixture of lithium iron phosphate and LiFe2F6, or a mixture of three of the lithium iron phosphate, FeF3 and LiFe2F6. Compared with the existing technology, the present invention has high energy density and safety performance by using FeF3 or LiFe2F6 materials which are more close to the charge and discharge range with higher capacity of 200mAh/g and more close to the charge and discharge range of the lithium phosphate. One

【技术实现步骤摘要】
动力电池及其正极极片
本专利技术属于动力电池
，更具体地说，本专利技术涉及一种动力电池及其正极极片。
技术介绍
因为磷酸铁锂体系的动力电池安全性好，且具有较好的循环和存储性能，因此现有客用大巴上的动力电池多采用此类电池。但是，磷酸铁锂体系的理论克容量为170mAh/g，实际可发挥的克容量只有140mAh/g，对石墨的充放电平台也只有3.2V，因此能量密度较低，约140Wh/Kg，从而限制了电动车的使用里程。有人提出通过混合充放电平台高的材料提高LFP(磷酸铁锂)体系的能量密度，如将磷酸铁锂与电位平台较高的三元材料(镍钴锰)或者锰酸锂等混合。但是，由于三元材料(镍钴锰)和锰酸锂材料的充放电区间为2.7-4.2V，充放电平台约3.6-3.9V之间，60％以上充放电容量发挥在3.8-4.2V之间，与磷酸铁锂较大的充放电使用区间2.5-3.65V存在差异，导致了电芯的电性能较差，且安全风险较高。有鉴于此，确有必要提供一种能够解决上述问题的动力电池正极极片。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种能量密度、循环性能、安全性能均较佳的动力电池正极极片，并提供使用该正极材料的动力电池。为了实现上述专利技术目的，本申请的专利技术人经过深入研究，提供了一种动力电池正极极片，其包括正极集流体和覆盖在正极集流体上的活性材料层，活性材料层中包含正极活性物质；所述正极活性物质为磷酸铁锂和FeF3的混合材料，或为磷酸铁锂和LiFe2F6的混合材料，或为磷酸铁锂、FeF3和LiFe2F6三者的混合材料。本专利技术采用磷酸铁锂与高能量密度的FeF3或者LiFe2F6或者两者的混合物共同作为正极活性物质。1mol的FeF3嵌锂反应为Li++e-+FeF3→LiFeF3，电压区间为2.5-4.5V，理论克容量为237mAh/g；LiFe2F6材料可脱嵌锂，相当于1mol的FeF3嵌入了0.5mol的Li，有着较稳定的三金红石结构；LixFe2F6(0<x<2)的充放电平台与LFP差不多，实际克容量可高达200mAh/g以上，从而可得到较高的能量密度。LixFe2F6(0<x<2)的充电区间为2.5-4.2V，约70％的容量发挥在2.5-3.8V；放电区间主要在3.8-2.5V，和LFP的充放电区间2.5-3.65V比较接近。因此，实际使用过程中，即便选择较高的电压上限(如4.2V)，高电压下使用时间也较短，所以，因高电压引起的电池产气、循环性能差及安全风险都较小。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述磷酸铁锂在正极活性物质中的重量百分比为5％-95％，优选为50％～90％。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述正极活性物质在活性材料层中的重量百分含量为85％～98％。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述活性材料层中还包括导电剂和粘结剂。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述导电剂在活性材料层中的重量百分含量为1％-5％。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述粘结剂在活性材料层中的重量百分含量为1％-10％。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述导电剂包括乙炔黑、鳞片石墨或导电炭黑中的一种，或者任意两种或两种以上的混合材料。作为本专利技术动力电池正极极片的一种改进，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。为了实现上述专利技术目的，本专利技术还提供了一种动力电池，其包括壳体以及收容于壳体中的正极极片、负极极片、电解液和隔离膜，所述正极极片为上述任一段落所述的动力电池正极极片。作为本专利技术动力电池的一种改进，所述负极极片表面涂敷有一层金属锂粉，金属锂粉为正极极片中的FeF3和/或LiFe2F6提供锂源，其中金属锂粉：(FeF3+LiFe2F6)的物质的量之比大于1。作为本专利技术动力电池的一种改进，所述负极极片采用的负极活性材料包括石墨、软碳、硬碳、硅碳中的一种或两种或更多种。与现有技术相比，本专利技术通过采用克容量较高(200mAh/g以上)、且与磷酸铁锂实际发挥充放电区间较为接近的FeF3或者LiFe2F6材料，使得动力电池具有较高的能量密度和安全性能。具体实施方式为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加清晰，以下结合实施例进一步详细描述本专利技术。但是，应当理解的是，本专利技术的实施例仅仅是为了解释本专利技术，并非为了限制本专利技术，且本专利技术的实施例并不局限于说明书中给出的实施例。以下实施例中未注明实验条件的按常规条件制作，或按材料供应商推荐的条件制作。以下对比例和实施例所制备的动力电池型号为FFH3D3，容量为86000mAh，采用卷绕式结构。对比例1正极极片制备：首先取4wt.％的粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)溶于溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，充分溶解直至溶液澄清；将导电碳(supper-P)以及磷酸铁锂活性材料LFP加入上述溶液中，混匀成浆料，其中LFP、supper-P以及PVDF的固体质量之比为94:2:4，浆料溶液的固含量为60％；将浆料涂布在16μm厚的空白铝箔集流体(正极集流体)上，经烤箱烘烤溶剂完全挥发，正反面涂层厚度各为260μm，再经极片辊压，制得正极极片，压实密度为2.2g/cm3，压实后的极片厚度为169μm。负极极片制备：将石墨、导电剂supper-P、增稠剂羧甲基纤维素钠溶液、粘接剂丁苯橡胶以及纯净水搅拌分散均匀成浆料(其中石墨：导电剂：稳定剂：粘接剂的质量比为95:1.5:0.4:3.1)，涂覆在空白铜箔上，经烘烤冷压制得负极极片。制备动力电池：将正负极极片和隔离膜(采用PE单层隔膜)按卷绕方式制成电芯；然后将电芯装入电池壳，经烘烤除去溶剂；然后注入电解液(1MLiPF6的EC/EMC/DEC电解液，其中EC：EMC：DEC的质量比为5:3:2)；焊接密封，再经化成、老化工艺制得动力电池。对比例2制备正极极片：其余部分与对比例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处是在加入磷酸铁锂活性材料时，加入混合三元活性材料NCM，LFP与NCM的质量比为7：3。制得的正极极片，压实密度为2.56g/cm3，压实后的极片厚度为148μm。制备负极极片、制备动力电池的步骤均同对比例1。实施例1制备正极极片：其余部分与对比例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处是在加入磷酸铁锂活性材料时，加入LiFe2F6混合，LFP与LiFe2F6的质量比为8.5：1.5。制备负极极片：其余部分与对比例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处在于负极极片冷压后烘干，在负极表面涂敷一层金属锂粉，其目的是为正极混合的LiFe2F6提供锂源，锂粉与LiFe2F6的物质的量之比为1.2。实施例2制备正极极片：其余部分与实施例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处是在加入磷酸铁锂活性材料时，加入正极活性材料FeF3混合，LFP与FeF3的质量为7：3。制备负极极片：其余部分与对比例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处在于负极极片冷压后烘干，在负极表面涂敷一层金属锂粉，其目的是为正极混合的FeF3提供锂源，锂粉与FeF3的物质的量之比为1.2。制备动力电池的步骤均同对比例1。实施例3制备正极极片：其余部分与实施例1中制备正极极片的步骤相同，不同之处是在加入磷酸铁锂活性材料时，加入混合正极材料FeF3和LiFe2F6，L本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动力电池正极极片，包括正极集流体和覆盖在正极集流体上的活性材料层，活

【技术特征摘要】
1.一种动力电池正极极片，包括正极集流体和覆盖在正极集流体上的活性材料层，活性材料层中包含正极活性物质；其特征在于：所述正极活性物质为磷酸铁锂和FeF3的混合材料，或为磷酸铁锂和LiFe2F6的混合材料，或为磷酸铁锂、FeF3和LiFe2F6三者的混合材料。2.根据权利要求1所述的动力电池正极极片，其特征在于：所述磷酸铁锂在正极活性物质中的重量百分比为5％-95％，优选为50％～90％。3.根据权利要求1所述的动力电池正极极片，其特征在于：所述正极活性物质在活性材料层中的重量百分含量为85％～98％。4.根据权利要求3所述的动力电池正极极片，其特征在于：所述活性材料层中还包括导电剂和粘结剂。5.根据权利要求4所述的动力电池正极极片，其特征在于：所述导电剂在活性材料层中的重量百分含量为1％...

【专利技术属性】
技术研发人员：李瑞法，刘晓梅，滕国鹏，徐永刚，李波，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35