一种高容量高循环次数锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种高容量高循环次数锂离子电池，属于锂电池技术领域。包括正极材料和负极材料，所述正极材料的制备材料中包括有按重量份计的氢氧化锂20～40份、微晶纤维素30～70份、水30～40份、磷酸铁90～150份，是经过原料反应、制备浆料、干燥、烧结步骤进而制备得到，所述负极材料由负极浆料去除其中溶剂后制备得到，所述负极浆料由按重量份计的如下组分组成：水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液100～160份、含金属氧化物的颗粒0.1～0.5份、成膜助剂0.5～1份、表面活性剂0.5～1份。本发明专利技术提供的磷酸铁锂材料，其应用于锂离子电池的正极材料时，具有电容量大、放电效率高、循环放电次数多的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种高容量高循环次数锂离子电池
本专利技术涉及一种高容量高循环次数锂离子电池，属于锂电池

技术介绍
与常用的铅酸电池、铬镍电池、镍氢电池等二次电池相比，锂离子电池具有以下优点：1、高能量密度：锂离子电池质量比能量已达150Wh/kg，是Ni/MH电池的1.5倍、Cd/Ni电池的3倍；锂离子电池的重量是相同容量的镍镉货镍氢电池的一半，体积是镍镉的40-50％，镍氢的20-30％。2、无污染：锂离子电池不含有如镉、铅、汞之类的有害金属物质。3、高电压：不同正极材料锂离子电池单体的工作电压在3.2-4.5V之间，相当于三个串联的镍镉电池或镍氢电池。4、不含金属理：锂离子电池不含金属锂，因而安全性能得到了很大的保证。5、循环性能高：在正常情况下，锂离子电池的充放电周期可以超过500次。6、无记忆效应：记忆效应是指镍镉电池在充放电循环过程中，电池容量减少的情况。锂离子电池不存在这种记忆效应。7、可快速充电：锂离子电池可以再一到两个小时内充满。锂离子电池通过锂离子在正负极之间的来回运动完成充放电，在这个过程中，正负极材料随充放电深度变化比较小，可逆性能好。锂离子电池多采用磷酸铁锂等锂的复合氧化物作为正极材料，石墨作为负极材料，六氟磷锂的有机溶液作为电解液，多孔薄膜作为隔膜。电池充电时，锂离子从正极材料中脱出，经过电解质和隔膜，嵌入到负极材料中；在电池的放电过程中，锂离子从电池的负极材料脱出，再经过电解质和隔膜，重新嵌入电池的正极材料。由于锂离子在正、负极中有相对固定的空间和位置，因此电池充放电反应的可逆性很好，从而保证了电池的长循环寿命和工作的安全性。磷酸铁锂以铁、磷为原料，其来源丰富,价格低廉,被认为是动力锂离子电池首选正极材料磷酸铁锂放电平台3.2～3.3V,低于钴酸锂、锰酸锂3.6～3.7V，但其放电平台更平稳；磷酸铁锂具有优良的大电流放电特性，可承受7C的连续放电及20C以上的瞬间放电。LiFePO4以其在价格、安全性、热稳定性及大倍率放电性等方面的特性，决定了其在动力用锂离子电池领域有着无法比拟的优势，有着极大的市场空间。CN101841021B公开一种磷酸铁锂和磷酸钒锂复合正极材料及其制造方法，复合正极材料由纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锂源化合物和纳米铁源化合物为原料，纳米钒源化合物、纳米磷源化合物、纳米锂源化合物和纳米铁源化合物按照钒、磷、锂、铁元素摩尔比为1∶1-1.5∶1-2∶1-1.5的比例混合。CN103633321B公开了一种磷酸铁锂的制备方法，该方法包括：利用蒸汽相法制备了高结晶性、高纯度的磷酸铁锂材料，在蒸汽相反应容器中，反应物分成固液两相，固相组成为含有例如硫酸亚铁、氢氧化锂、磷酸等组成混合粉体或水溶液，液相为纯蒸馏水或含有酸或碱的水溶液，在100-180℃进行热处理，利用液相中的水或者酸、碱与水的混和气体不断转移到固相中，从而与固相中的氢氧化锂及硫酸亚铁发生反应，汽相可以同时起到调节反应时PH值的功能，实现磷酸铁锂的可控制备。CN100398434C公开一种高性能锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法，将自制包含掺杂元素的磷酸二氢锂、草酸亚铁或乙酸亚铁、导电剂或导电剂的前驱体按照一定的比例混合均匀，然后将混合物放入惰性气氛保护的微波反应炉中煅烧和热处理，最后冷却至室温，便制得锂离子电池正极材料磷酸铁锂。但是上述的磷酸铁锂正极材料存在着多次循环放电后电容量损失的问题。负极浆料的组成和制备方法，显著影响锂离子电池的循环寿命，特别是高倍率循环寿命，甚至成为其制约因素。传统负极浆料的制备一般选用单一石墨作为负极活性物质。制备浆料时，一般是将粘结剂，导电剂和负极石墨按顺序加入溶剂中搅拌，或将负极石墨分几次加入，搅拌后获得负极浆料。这种负极选材和制备方法不能满足锂离子电池高倍率下循环的需求。CN104577042A公开一种长寿命锂离子电池负极浆料及制备方法。本专利技术采用以下技术方案：锂离子电池负极浆料，所述浆料为负极干粉与溶剂的混合物，负极干粉由负极活性物质、草酸、粘结剂和导电剂组成，各组分质量百分比为：负极活性物质88-94％，草酸0.1-0.3％，粘结剂3-6％，导电剂3-6％。CN104300118A公开了一种锂离子电池负极浆料的制备方法，包括下列步骤：1)取羧甲基纤维素钠加入去离子水中，搅拌分散后进行抽真空处理，得胶液A和胶液B；2)取活性材料、导电剂混合并搅拌得粉体混合物；3)浆料制备：取一部分粉体混合物加入到胶液A中，搅拌分散后，加入剩余的粉体混合物和胶液B，搅拌分散后，再加入粘合剂和溶剂，搅拌分散、过滤，即得。CN105206819A提供一种锂离子电池负极浆料以及负极浆料的制备方法和负极极片的制备方法。锂离子电池负极浆料按重量份包括：负极活性物质：85-92.5份；导电剂：3.5-6份；粘结剂：4-9份；溶剂：172-295份；负极活性物质由锂钛复合氧化物和酸性化合物添加剂组成，按重量份，锂钛复合氧化物82.5-92.2份，酸性化合物添加剂0.26-2.78份。但是上述的负极材料制备得到锂离子电池负极材料之后，存在着锂离子电池循环放电后性能下降的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种高容量高循环次数的锂离子电池。技术方案是：一种高容量高循环次数锂离子电池，包括正极材料和负极材料，所述正极材料的制备材料中包括有按重量份计的氢氧化锂20～40份、微晶纤维素30～70份、水30～40份、磷酸铁90～150份，是经过原料反应、制备浆料、干燥、烧结步骤进而制备得到，所述负极材料由负极浆料去除其中溶剂后制备得到，所述负极浆料由按重量份计的如下组分组成：水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液100～160份、含金属氧化物的颗粒0.1～0.5份、成膜助剂0.5～1份、表面活性剂0.5～1份。所述的微晶纤维素是指聚乙二醇改性的微晶纤维素。所述的正极材料的制备方法，包括如下步骤：第1步，将氢氧化锂与水、乙醇5～10份混合，再加入微晶纤维素进行反应；第2步，将磷酸铁配制为固含量为30～50wt.％的水溶液，再加入磷酸铁重量的1～4％的阴离子表面活性剂，高速混合后，加入至经过橡胶材质的搅拌器搅拌后的第1步得到的反应物中，搅拌均匀，得到浆料；第3步，将浆料经过喷雾干燥、烧结后得到磷酸铁锂材料。所述的第1步中，反应温度范围是-15～-5℃；反应时间是2～4h。所述的阴离子表面活性剂选自脂肪酸类和它们的盐，如油酸，棕榈酸，油酸钠，棕榈酸钾，和油酸三乙醇胺；含羟基所酸类和它们的盐，如羟基乙酸，羟基乙酸钾，乳酸和乳酸钾；更优选是油酸。所述的第2步中，高速混合是指混合搅拌转速在1000～3000rpm。所述的第3步中，喷雾干燥温度为180～220℃；所述烧结的条件为在惰性气体气氛下进行，烧结温度为760～850℃，烧结时间为8～12h。所述的含金属氧化物的选自含有Al2O3、ZrO2、TiO2、SnO2、ZnO、MgO中的一种或者几种的颗粒。所述的金属氧化物颗粒是氧化铝-氧化锆-碳化钛复合颗粒。所述的水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液是指由丙烯酸单体、多元醇与异氰酸酯单体共聚反应得到的水性乳液。所述的成膜助剂选自乳酸酯、2-丁氧基乙醇、邻苯二甲酸酯、2-(2-丁氧基乙氧基)乙醇、甲基苯基甲醇、乙二醇、二乙二醇、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高容量高循环次数锂离子电池，其特征在于，包括正极材料和负极材料，所述正极材料的制备材料中包括有按重量份计的氢氧化锂20～40份、微晶纤维素30～70份、水30～40份、磷酸铁90～150份，是经过原料反应、制备浆料、干燥、烧结步骤进而制备得到，所述负极材料由负极浆料去除其中溶剂后制备得到，所述负极浆料由按重量份计的如下组分组成：水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液100～160份、含金属氧化物的颗粒0.1～0.5份、成膜助剂0.5～1份、表面活性剂0.5～1份。

【技术特征摘要】
1.一种高容量高循环次数锂离子电池，其特征在于，包括正极材料和负极材料，所述正极材料的制备材料中包括有按重量份计的氢氧化锂20～40份、微晶纤维素30～70份、水30～40份、磷酸铁90～150份，是经过原料反应、制备浆料、干燥、烧结步骤进而制备得到，所述负极材料由负极浆料去除其中溶剂后制备得到，所述负极浆料由按重量份计的如下组分组成：水性丙烯酸聚氨酯树脂乳液100～160份、含金属氧化物的颗粒0.1～0.5份、成膜助剂0.5～1份、表面活性剂0.5～1份。2.根据权利要求1所述的高容量高循环次数锂离子电池，其特征在于，所述的微晶纤维素是指聚乙二醇改性的微晶纤维素。3.权利要求1或2所述的高容量高循环次数锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述正极材料的制备方法包括如下步骤：第1步，将氢氧化锂与水、乙醇5～10份混合，再加入微晶纤维素进行反应；第2步，将磷酸铁配制为固含量为30～50wt.％的水溶液，再加入磷酸铁重量的1～4％的阴离子表面活性剂，高速混合后，加入至经过橡胶材质的搅拌器搅拌后的第1步得到的反应物中，搅拌均匀，得到浆料；第3步，将浆料经过喷雾干燥、烧结后得到磷酸铁锂材料。4.根据权利要求3所述的高容量高循环次数锂离子电池的制备方法，其特征在于，所述的第1步中，反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：周寿斌，汪的华，彭创，毛旭辉，刘畅，王雅琼，肖巍，钱帮芬，姜庆海，
申请(专利权)人：江苏华富储能新技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32