低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，包括：1)正极和负极浆料的制备：按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯1.0～4.0％，采用N‑甲基吡咯烷酮作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠0.5～3.0％、粘合剂1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％。2)正极和负极的制备；3)电池的制备。该方法增大了负极电极的导电性，减小了极化阻抗，提高了锂离子电池的倍率和低温性能。

Preparation of low impedance lithium iron phosphate battery

The invention discloses a preparation method of low impedance lithium iron phosphate battery, which comprises the following steps: 1) preparation of positive electrode and negative electrode slurry: accurately measure the raw materials according to the positive electrode slurry formula and negative electrode slurry formula respectively, and disperse them into slurry according to the conventional process, wherein the percentage of each material in the positive electrode slurry to the total weight of dry powder is 92-98% of lithium iron phosphate, 1.0-4.0% of conductive agent Polyvinylidene fluoride 1.0-4.0%, using N-methylpyrrolidone as the solvent and the solid content of the slurry is 47-54wt%; the proportion of each material in the negative electrode slurry to the total weight of dry powder is: graphite 92-98%, conductive agent 1-4.0%, sodium carboxymethylcellulose 0.5-3.0%, binder 1.0-4.0%, deionized water as the solvent and the solid content of the slurry is 45-53wt%. 2) preparation of positive and negative electrodes; 3) preparation of batteries. This method increases the conductivity of the negative electrode, reduces the polarization impedance, and improves the rate and low temperature performance of the lithium-ion battery.

【技术实现步骤摘要】
低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法
本专利技术涉及锂电池制备领域，特别是涉及一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法。
技术介绍
在能源危机和环境污染等问题日益突出、急需开发可持续新能源的当下，锂离子电池具有高能量密度、循环寿命长、安全和清洁等特点而备受关注，在便携式电子设备、电动汽车、国防工业等多方面展现了广阔的应用前景。磷酸铁锂(LiFePO4)材料具有结构稳定、循环和耐过充/放性能良好、安全性好、无污染且价格便宜等优点，但LiFePO4材料也存在自身的缺点，即电子电导率比较低，导致电池的倍率和低温性能不好，成为限制LiFePO4发展的因素之一。
技术实现思路
本专利技术主要针对现有技术的不足，提供一种低阻抗磷酸铁锂电池及正负极的制备方法，所制成的电池阻抗较小，倍率和低温性能提高。为此，本专利技术的技术方案如下：一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：1)正极和负极浆料的制备：按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯(PVDF)1.0～4.0％，采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠(CMC)0.5～3.0％、粘合剂(binder)1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％。2)正极和负极的制备：在正极集流体上均匀涂覆所述正极浆料，负极集流体上均匀涂覆所述负极浆料；经70～110℃烘干后形成正极片和负极片；辊压所述正极片和负极片，得到所述正极和负极；3)电池的制备：将所述1个正极片、1个负极片和2层隔离膜，按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池。其中，步骤1)中，所述磷酸铁锂材料的D50为1～5μm；所述石墨的D50为12～18μm；所述粘合剂为聚丙烯酸酯乳液，固含量为10-20wt％。步骤2)中，烘干后形成的正极片的面密度为340～380g/m2，负极片的面密度为160～190g/m2；辊压后形成的所述正极片的压实密度为2.0～2.4g/cm3，所述负极片的压实密度为1.30～1.60g/cm3。上述方法中，导电剂采用SuperP导电碳黑。步骤3)中，所述隔膜为氧化铝涂布复合隔离膜，其孔隙率为40～50％。优选的是，所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨95％、导电剂2.0％、羧甲基纤维素钠1.0％、粘合剂2.0％。本专利技术具有以下有益效果：1)正负极浆料组分分配合理，制备工艺简单，易实现工业化生产；2)所制备的电池优化了负极组分用量分配，从而增大了负极电极的导电性，减小了极化阻抗，提高了锂离子电池的倍率和低温性能。附图说明图1是本专利技术两个实施例制备的锂离子电池的内阻图；图2是本专利技术两个实施例制备的锂离子电池的倍率放电曲线图；图3是本专利技术两个实施例制备的锂离子电池在-20℃时的倍率放电曲线图。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本专利技术的制备方法。实施例11)正极制作首先将磷酸铁锂、SuperP、PVDF按95︰2.0︰3.0的质量比称取物料，干粉混合均匀后，再加入NMP并调节固含量到50％，高速搅拌分散。匀浆完成后，取用分散均匀的正极浆料，在炭黑涂层铝箔上均匀涂覆正极浆料，100℃烘干，极片的面密度为345g/m2，对干燥后的极片进行冷压，压实密度为2.2g/cm3。2)负极制作石墨材料、SuperP、CMC和binder按照95︰2.0︰1.0︰2.0的质量比称取物料，先将石墨、SP和CMC粉末混合均匀，再加入binder和水并将固含量调节到50％，再高速匀浆处理。取用调和的负极浆料，在负极集流体上均匀涂覆负极浆料，待90℃烘干后，负极片面密度为175g/m2，然后对极片进行冷压，压实密度为1.5g/cm3。实施例2本实施例中其他条件与实施例1相同，不同之处在于负极制作按石墨材料、SP、CMC和binder的质量比为95︰2.0︰0.5︰2.5进行制备。将制备的1个正极片、1个负极片和2层隔离膜，按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池，然后做性能测试。将上述实施例1和实施例2中制备的电池在25±5℃下测试电池的内阻。将上述实施例1和实施例2中制备的电池在25±5℃，电压区间为2.0V～3.6V，进行1C充电，1C、3C和5C放电的倍率测试。将上述例1和例2中制备的电池在25±5℃下1C进行充电，然后在-20℃下1C进行放电测试。测试数据如下：实验编号实施例1实施例2内阻/mΩ0.26070.29313C倍率放电效率95.54％95.57％5C放电倍率效率95.48％95.38％-20℃放电效率91.91％91.84％上述数据显示，本专利技术的两个实施例的内阻与组分未改良前电池内阻(0.30-0.31mΩ)相比，有一定程度的降低。证明经过组分分配改良后，确实能够降低电池内部阻抗，提高电池的导电性能，而且通过调整组分比例，能够不同程度地降低电池的内部阻抗，提高导电性能。另外，可以看出，实施例1的电池内阻明显低于实施例2的电池内阻，内阻减小约11％；从3C、5C倍率放电和-20℃放电效率可以看出，实施例1与实施例2电池倍率放电和低温放电容量效率基本一致，无明显差异。但从图2与图3可以看出，实施例1电池5C倍率放电和-20℃低温放电平台明显高于实施例2，证明实施例1电池的极化阻抗小于实施例2电池的极化阻抗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)正极和负极浆料的制备：按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯1.0～4.0％，采用N‑甲基吡咯烷酮作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠0.5～3.0％、粘合剂1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％；2)正极和负极的制备：在正极集流体上均匀涂覆所述正极浆料，负极集流体上均匀涂覆所述负极浆料；经70～110℃烘干后形成正极片和负极片；辊压所述正极片和负极片，得到所述正极和负极；3)电池的制备：将所述1个正极片、1个负极片和2层隔离膜按照隔离膜‑负极片‑隔离膜‑正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池。

【技术特征摘要】
1.一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)正极和负极浆料的制备：按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯1.0～4.0％，采用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠0.5～3.0％、粘合剂1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％；2)正极和负极的制备：在正极集流体上均匀涂覆所述正极浆料，负极集流体上均匀涂覆所述负极浆料；经70～110℃烘干后形成正极片和负极片；辊压所述正极片和负极片，得到所述正极和负极；3)电池的制备：将所述1个正极片、1个负极片和2层隔离膜按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：王哲，
申请(专利权)人：宁夏汉尧石墨烯储能材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏,64