正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种磷酸铁锂电池材料领域，具体地，公开了一种正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法。所述正极材料包括正极活性物质和第一溶剂；且所述正极活性物质包括铁锂复合材料、粘结剂和导电剂；其中，所述铁锂复合材料包括磷酸铁锂和铁酸锂。所述制备方法包括：将铁锂复合材料、聚偏氟乙烯、石墨烯和第一溶剂混合后制得。所述磷酸铁锂电池包括上述所述的磷酸铁锂电池正极材料。所述磷酸铁锂电池包括根据上述所述的磷酸铁锂电池正极材料，以及负极材料。通过上述设计，实现了循环性能优良、加工性能好、成本优势高、安全性能高的效果。

【技术实现步骤摘要】
正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法
本专利技术涉及磷酸铁锂电池材料领域，具体地，涉及正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法。
技术介绍
随着我国石油对外依存度逐年变高，能源安全形势严峻，雾霾天气频发，传统汽车工业可持续发展面临能源和环境挑战，发展新能源汽车已成为全球共识。当前纯电动汽车主要采用18650锂离子动力电池或磷酸铁锂方形电池，从安全性来讲，磷酸铁锂电池相比三元电池更有优势，然而磷酸铁锂电池在电动汽车实际应用过程中还在存在一些问题，例如：1、现阶段磷酸铁锂车用锂离子动力电池能量密度达到120Wh/kg左右，电池成组后能量密度降低至85Wh/kg左右，对现有电动汽车生产厂家追求的高里程来说能量密度偏低。2、现阶段磷酸铁锂车用锂离子动力电池循环2000次以后，电池内部极化增大，内阻变大，电解液及正负极材料出现损耗，导致电池使用寿命降低，单体电池的放电容量降低。因此，提供一种具有高能比，且使用寿命更长的正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法是本专利技术亟需解决的问题。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术的目的在于克服现有技术中磷酸铁锂电池能量密度较低，使用寿命较短的问题，从而提供一种具有高能比，且使用寿命更长的正极材料及其制备方法和磷酸铁锂电池及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种正极材料，其中，所述正极材料包括正极活性物质和第一溶剂；且所述正极活性物质包括铁锂复合材料、粘结剂和导电剂；其中，所述铁锂复合材料包括磷酸铁锂和铁酸锂。本专利技术还提供了一种根据上述所述的正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：将铁锂复合材料、粘结剂、导电剂和第一溶剂混合后制得。本专利技术还提供了一种磷酸铁锂电池，其中，所述磷酸铁锂电池的正极材料为根据上述所述的正极材料。本专利技术还提供了一种磷酸铁锂电池，其中，所述磷酸铁锂电池包括根据上述所述的正极材料，以及负极材料；其中，所述负极材料包括负极活性物质和第二溶剂，且所述负极活性物质包括硅碳复合材料、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶。本专利技术还提供了一种磷酸铁锂电池的制备方法，其中，所述制备方法包括：a)将上述所述的正极材料涂覆于正极金属片上制得正极片，并将上述所述的负极材料涂覆于负极金属片上制得负极片；b)将步骤a)中制得的正极片、负极片和陶瓷隔片卷绕成型后注入电解液并封装成型，制得磷酸铁锂电池。通过上述技术方案，本专利技术通过将磷酸铁锂和铁酸锂混合，使得制得的铁锂复合材料具有高克容量、高压实及长循环寿命的特点，解决了常规磷酸铁锂材料用于高能量密度的动力电池时所存在的较差的加工性能的问题(例如，正极涂布后难烘烤，正极碾压易断片等)，同时提高了其循环性能，使制得的磷酸铁锂电池实现了循环性能优良、加工性能好、成本优势高、安全性能高的效果。进一步地，将硅碳复合材料、羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶与第二溶剂混合，制得优化的负极材料，进一步提高了制得的磷酸铁锂电池的使用性能。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是磷酸铁锂电池A1循环次数与放电容量的关系曲线图；图2是磷酸铁锂电池A1的1C和3C的放电容量曲线图。附图标记说明1、1C2、3C具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供了一种正极材料，其中，所述正极材料包括正极活性物质和第一溶剂；且所述正极活性物质包括铁锂复合材料、粘结剂和导电剂；其中，所述铁锂复合材料包括磷酸铁锂和铁酸锂。本专利技术通过将磷酸铁锂和铁酸锂混合，使得制得的铁锂复合材料具有高克容量、高压实及长循环寿命的特点，解决了常规磷酸铁锂材料用于高能量密度的动力电池时所存在的较差的加工性能的问题(例如，正极涂布后难烘烤，正极碾压易断片等)，同时提高了其循环性能，使制得的磷酸铁锂电池实现了循环性能优良、加工性能好、成本优势高、安全性能高的效果。当然，这里正极材料中的各物质的用量可以根据实际需要进行调节，例如，在本专利技术的一种更为优选的实施方式中，为了进一步提高制得的磷酸铁锂电池的能量密度和使用寿命，以所述正极材料的总重量为基准，所述正极活性物质的含量为50重量％-60重量％，所述第一溶剂的含量为40重量％-50重量％；和/或以所述正极活性物质的总重量为基准，所述铁锂复合材料的含量为94重量％-96重量％，所述粘结剂的含量为2重量％-3重量％，所述导电剂的含量为2重量％-3重量％；和/或以所述铁锂复合材料的总重量为基准，所述磷酸铁锂的含量为97.5重量％-98.5重量％，所述铁酸锂的含量为1.5重量％-2.5重量％。这里的粘结剂可以为本领域常规使用的类型，例如，所述粘结剂可以选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、聚烯烃类粘结剂和氟化橡胶等，当然，在本专利技术的一种更为优选的实施方式中，所述粘结剂可以进一步选择为聚偏氟乙烯。同样地，所述导电剂可以为本领域常规使用的类型，例如，所述导电剂可以选自炭黑、导电石墨、碳纳米管和纳米碳纤维等，在一种更为优选的实施方式中，所述导电剂可以进一步选择为石墨烯。这里的溶剂也可以选择为本领域常规使用的类型，例如，可以选择为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等，当然，更为优选的实施方式中，所述第一溶剂可以选择为N-甲基吡咯烷酮。当然，为了更好地实现粘结性能，并进一步提高制得的磷酸铁锂电池的使用性能，所述聚偏氟乙烯可以进一步限定为特性黏度不低于2.2dl/g。本专利技术还提供了一种根据上述所述的磷酸铁锂电池正极材料的制备方法，其中，所述制备方法包括：将铁锂复合材料、粘结剂、导电剂和第一溶剂混合后制得。当然，这里的混合可以为直接混合，在本专利技术的一种优选的实施方式中，为了进一步提高混合后的混合效果，并更好地提高制得的磷酸铁锂电池的能量密度和使用寿命，所述制备方法可以进一步限定为包括：1)将粘结剂和第一部分溶剂混合，制得胶水；2)向步骤1)中制得的胶水中加入导电剂混合，制得混合物M1；3)向步骤2)中制得的混合物M1中加入铁锂复合材料，制得混合物M2；4)向步骤3)中制得的混合物M2中加入第二部分溶剂，制得磷酸铁锂电池正极材料；其中，以所述第一溶剂的总重量为基准，所述第一部分溶剂的含量为28％-42％，所述第二部分溶剂的含量为58％-72％；和/或优选地，步骤1)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为2500-3000r/min，搅拌时间为180-240min；和/或步骤2)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为900-1000r/min，搅拌时间为90-120min；和/或步骤3)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为200-300r/min，搅拌时间为10-15min；和/或步骤4)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为1300-1500r/min，搅拌时间为240-300min。当然，本专利技术并不局限于此，本领域技术人员可以根据实际情况予以调整。本专利技术还提供了一种磷酸铁锂电池，其特征在于，所述磷酸铁锂电池的正极材料为根据上述所述的正极材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括正极活性物质和第一溶剂；且所述正极活性物质包括铁锂复合材料、粘结剂和导电剂；其中，所述铁锂复合材料包括磷酸铁锂和铁酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种正极材料，其特征在于，所述正极材料包括正极活性物质和第一溶剂；且所述正极活性物质包括铁锂复合材料、粘结剂和导电剂；其中，所述铁锂复合材料包括磷酸铁锂和铁酸锂。2.根据权利要求1所述的正极材料，其中，以所述正极材料的总重量为基准，所述正极活性物质的含量为50重量％-60重量％，所述第一溶剂的含量为40重量％-50重量％；和/或以所述正极活性物质的总重量为基准，所述铁锂复合材料的含量为94重量％-96重量％，所述粘结剂的含量为2重量％-3重量％，所述导电剂的含量为2重量％-3重量％；和/或以所述铁锂复合材料的总重量为基准，所述磷酸铁锂的含量为97.5重量％-98.5重量％，所述铁酸锂的含量为1.5重量％-2.5重量％。3.根据权利要求1或2所述的正极材料，其中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯；所述导电剂为石墨烯；所述第一溶剂为N-甲基吡咯烷酮；优选地，所述聚偏氟乙烯的特性黏度不低于2.2dl/g。4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的正极材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将铁锂复合材料、粘结剂、导电剂和第一溶剂混合后制得。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，所述制备方法包括：1)将粘结剂和第一部分溶剂混合，制得胶水；2)向步骤1)中制得的胶水中加入导电剂混合，制得混合物M1；3)向步骤2)中制得的混合物M1中加入铁锂复合材料，制得混合物M2；4)向步骤3)中制得的混合物M2中加入第二部分溶剂，制得磷酸铁锂电池正极材料；其中，以所述第一溶剂的总重量为基准，所述第一部分溶剂的含量为28％-42％，所述第二部分溶剂的含量为58％-72％；和/或优选地，步骤1)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为2500-3000r/min，搅拌时间为180-240min；和/或步骤2)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为900-1000r/min，搅拌时间为90-120min；和/或步骤3)中为搅拌混合，且混合温度为45-50℃，搅拌速率为200...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈晓彦，黄佳俊，沙永香，王兴威，何兴，
申请(专利权)人：江苏海四达电源股份有限公司，江苏省新动力电池及其材料工程技术研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32