改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开的改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池及其制备方法，其特征在于，正极浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂，负极浆料包括负极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂；所述正极材料包括原料、碳源、正极材料添加剂；所述原料为LiH2PO4和FeC2O4，所述碳源为葡萄糖，所述正极材料添加剂是醋酸盐；通过加入醋酸盐部分取代铁离子来提高材料的稳定性，并且使磷酸铁锂的晶体略微变形以提高其电导率。使磷酸铁锂的晶体略微变形以提高其电导率。

【技术实现步骤摘要】
改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及锂离子电池的
，具体为改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]能源是人类社会赖存在的基础和所有发展的源动为，随着科技的进步，人类越来越依赖能源，煤，石油，天然气等被先后开发用作能源，这些不可再生能源是在地球的发展演变中生成的，周期漫长，人类的掠夺式开发使这些不可再生能源逐步面临枯竭。水力资源作为可再生能源虽被广泛地利用，但水项往往会引发很多生态问题，对自然生态环境造成了很多不可逆的影响。风能，太阳能是取不尽用之不竭的新兴可再生能源，这些能源很大程度上受到自然环境的影响，在能源形态上是不连续的，要得到合理利用就必须借助储能电站。储能电站中最主要的设备就是储能电池，化学电源是重要的储能装置之一，具有能量转换率高、能量密度髙、可移动等特点，是储能电站的理想电源化学电源经历了从一次到二次（可再充），从水溶液到有机溶液体系，从固定体系到流动体系，从液态电解液到全固态电解质等一系列的技术性革命传统的二次电池如铅酸、镍氢电池、镍氟电池，因其环境污染、开路电压低、能量密度小、使用寿命短、有记化效应、自放电率大等缺点，已不能满足人们对二次电池性能的需要。锂离子二次电池因为电压平台高（一般在3V以上），比能量大，自放电小，循环寿命长（一般超过2000次），无记忆效应，污染小等优势成为现在储能电池的首选。而磷酸铁锂作为目前最具有应用前景的锂离子电池正极材料之一，然而低温工作时严重的容量损失制约了其发展，及在动力能源，储能电站等方面的应用。在磷酸铁锂晶格中，金属元素铁处于聚阴离子骨架结构中，在充放电过程中影响很小，因此具有良好的热稳定性；良好的封装，阻燃添加剂等方式也有效地改善了锂离子电池电解液的热稳定性问题，故使用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子二次电池普遍不存在高温问题。低温性能一直是磷酸铁锂电池业界发展的一个瓶颈，大量研究都着重于改善低温性能，磷酸铁锂的低温问题尤为突出，为使磷酸铁锂广泛使用于各类电动动力及储能设施，就必须研究并提高其低温性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，具有优异的低温性能，有效提高导电率，使磷酸铁锂锂离子电池安全性得到大幅提升，从而满足在动力，储能，通信领域的应用要求。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池壳体，所述正极片包括正极浆料、集流体，所述负极片包括负极浆料、集流体；所述正极浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂；所述正极材料包括原料、碳源、正极材料添加剂；所述正极材料添加剂是醋酸盐。
[0005]优选的，所述原料为LiH2PO4和FeC2O4，所述碳源为葡萄糖，所述正极片的集流体为
铝箔，所述负极浆料包括天然石墨、导电剂、粘结剂；所述负极片的集流体为铜箔；所述有机溶剂是氮甲基吡咯酮（简称NMP）。
[0006]优选的，所述原料为LiH2PO4和FeC2O4的比例是1：1。
[0007]优选的，所述天然石墨、导电剂、粘结剂的比例为90：8：2。
[0008]优选的，所述醋酸盐的金属离子是镁离子或锌离子，所述金属离子占铁离子的摩尔比含量为0.1%~10%。
[0009]优选的，所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电碳黑的一种或多种。
[0010]优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、苯乙烯与丁二烯的共聚物、丙烯腈多元共聚物、丙烯腈与丁二烯的共聚物的一种或多种。
[0011]优选的，所述正极材料、导电剂、粘结剂的比例为80：10：10。
[0012]此外，还提供了改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池的制备方法包括以下步骤：（1）将化学计量比为1：1：X的LiH2PO4，FeC2O4和醋酸盐倒入球磨罐，其中x的值为0.001~0.1，加入无水乙醇，进行球磨12h，结束后使用无水乙醇冲洗，将球磨罐中的物料倒至培养皿中，使用真空干燥箱在80℃真空干燥12h，将干燥的原料在研体中研细装入陶瓷舟，在管式炉中400℃烧结6h；（2）将烧结后的样品取出与7.5wt.%葡萄糖混合，加入无水乙醇进行球磨12h，结束后使用无水乙醇冲洗，将球磨罐中的物料倒出到培养皿中，使用真空干燥箱在８0℃真空干燥12h，将干燥的原料在研钵中研细装入陶瓷舟，在管式炉中25℃处理2h后700℃处理3h，制备得到FeLiPO
4 ：XM
2+
，X=0.1%、1%、2%、5%、10%；（3）制备的FeLiPO
4 ：XM
2+
和导电剂、粘结剂按照80：10：10的比例加入有机溶剂中经真空搅拌缸高速搅拌混合制成正极的浆料，将正极浆料涂敷在铝箔上，然后经过烘干、压片分别制成磷酸铁锂锂离子电池的正极片；将天然石墨、与导电剂、粘结剂按照90：8：2的比例加入有机溶剂中经真空搅拌缸高速搅拌混合制成负极的浆料，将负极浆料涂敷在铜箔上，然后经过烘干、压片分别制成磷酸铁锂锂离子电池的负极片；其中正极片与负极片的克容量配比为1.15；（4）将所制成的正极片与负极片装配、注液、化成、补液、封口即制成具有优异低温性能的磷酸铁锂锂离子电池。
[0013]与现有技术比，本专利技术达到的有益效果是：本专利技术在磷酸铁锂正极材料中加入醋酸盐来引入其他金属离子来部分取代铁离子来提高材料的稳定性，并且使磷酸铁锂的晶体略微变形以提高其电导率，同时掺杂造成的局部畸变能成为第二相成核中心，使电化学过程的引发更为顺利，减少磷酸铁锂的非电化学活性区域。制作的磷酸铁锂锂离子电池比普通磷酸铁锂锂离子电池有着更好的低温性能。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0015]本专利技术提供如下技术方案：改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池壳体，
所述正极片包括正极浆料、集流体，所述负极片包括负极浆料、集流体；所述正极浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂；所述正极材料包括原料、碳源、正极材料添加剂；所述正极材料添加剂是醋酸盐。所述原料为LiH2PO4和FeC2O4，所述碳源为葡萄糖，所述正极片的集流体为铝箔，所述负极浆料包括天然石墨、导电剂、粘结剂；所述负极片的集流体为铜箔；所述有机溶剂是氮甲基吡咯酮（简称NMP）。所述原料为LiH2PO4和FeC2O4的比例是1：1。
[0016]所述天然石墨、导电剂、粘结剂的比例为90：8：2。
[0017]所述醋酸盐的金属离子是镁离子或锌离子，所述金属离子占铁离子的摩尔比含量为0.1%~10%。
[0018]所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电碳黑的一种或多种。
[0019]所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、苯乙烯与丁二烯的共聚物、丙烯腈多元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液、电池壳体，所述正极片包括正极浆料、集流体，所述负极片包括负极浆料、集流体；其特征在于，所述正极浆料包括正极材料、导电剂、粘结剂、有机溶剂；所述正极材料包括原料、碳源、正极材料添加剂；所述正极材料添加剂是醋酸盐。2.根据权利要求1所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述原料为LiH2PO4和FeC2O4，所述碳源为葡萄糖，所述正极片的集流体为铝箔，所述负极浆料包括天然石墨、导电剂、粘结剂；所述负极片的集流体为铜箔；所述有机溶剂是氮甲基吡咯酮。3.根据权利要求2所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述原料为LiH2PO4和FeC2O4的比例是1：1。4.根据权利要求2所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述天然石墨、导电剂、粘结剂的比例为90：8：2。5.根据权利要求1或2所述的改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述醋酸盐的金属离子是镁离子或锌离子，所述金属离子占铁离子的摩尔比含量为0.1%~10%。6.根据权利要求1或2所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述导电剂为乙炔黑、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电碳黑的一种或多种。7.根据权利要求1或2所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、苯乙烯与丁二烯的共聚物、丙烯腈多元共聚物、丙烯腈与丁二烯的共聚物的一种或多种。8.根据权利要求1或2所述的种改善低温性能的磷酸铁锂锂离子电池，其特征在于，所述正极材料、导电剂、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马永岗，楼志强，杨宝峰，
申请(专利权)人：江苏双登富朗特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：