一种锂电池正极材料、制备方法及锂电池技术

本发明专利技术公开了锂电池正极材料、制备方法及锂电池，包括电芯和电解液，所述的电芯由正极片、负极片与隔膜叠成，所述的正极片包括铝箔和涂覆在铝箔上的正极材料，所述的负极片包括铜箔和涂覆在铜箔上的负极材料，所述的正极材料包括磷酸铁锂50

【技术实现步骤摘要】
一种锂电池正极材料、制备方法及锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池
，具体属于一种锂电池正极材料、制备方法及锂电池。

技术介绍

[0002]动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。锂铁电池是2000年后由美国永备公司所推出来并得到成功市场化的新型绿色高能化学电源，在应用于需要的高能量高功率电源的电子设备和电动玩具方面，显示了非常优越的性能。在中等放电电流以上时，锂铁电池的放电时间可达碱锰电池的6倍左右；而与镍氢电池相比，其放电电压平稳，储存时间具有显著优势。但是锂铁电池存在低温性能差的问题，虽然现在已有大量的研究来克服锂电池在低温下充放电能力差，储电量在低温下下降明显的问题，但是依然没有一个很好的办法去解决锂铁电池低温电容量下降严重的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供了一种锂电池正极材料、制备方法及锂电池，克服了现有技术的锂铁电池低温电容量下降严重的问题。
[0004]为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：
[0005]一种锂电池正极材料，所述的正极材料包括磷酸铁锂50-55份、聚偏氟乙烯2-4份、改性导电炭黑6-7份、N-甲基吡咯烷酮53-58份和铝箔。
[0006]优选地，所述的改性导电炭黑的制备方法为，将炭黑浸没于乙醇溶液中，然后过滤烘干，将炭黑粉碎，然后将粉碎后的炭黑与二甲基硅油混合均匀，二甲基硅油与炭黑的质量比为0.06-0.15:1，然后在惰性气体环境中加热后，自然冷却至室温，得到改性导电炭黑。
[0007]锂电池正极材料的方法，包括以下步骤，首先，将聚偏氟乙烯和改性导电炭黑混合均匀，然后在铝箔上涂覆一层聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料，进行烘烤处理，得到预处理铝箔，然后将N-甲基吡咯烷酮和磷酸铁锂加入到剩余的聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料中混合均匀，得到正极浆料，然后将正极浆料涂布在铝箔上，并依次进行辊压、模切和烘烤处理，得到正极材料。
[0008]一种锂电池，包括电芯和电解液，所述的电芯由正极片、负极片与隔膜叠成，所述的正极片为上述制备的正极材料。
[0009]优选地，所述的电解液包括碳酸乙烯脂、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、六氟磷酸锂、碳酸亚乙烯酯和三甲基吡啶。
[0010]优选地，所述的负极片包括铜箔和涂覆在铜箔上的负极材料，所述的负极材料包括石墨35-40份、改性导电石墨0.1-1份、羧甲基纤维素0.7-0.9份、去离子水20-25份。
[0011]优选地，所述的改性导电石墨的制备方法为，将石墨浸没于乙醇溶液中，然后过滤烘干，将石墨粉碎，然后将粉碎后的石墨与1,2-丙二醇混合均匀，1,2-丙二醇与石墨的质量比为0.1-0.15:1，然后在惰性气体环境中加热后，自然冷却至室温，得到改性导电石墨。
[0012]本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：
[0013]1、本专利技术通过使用二甲基硅油对炭黑进行改性，利用了炭黑比表面积大的优势，通过在惰性气体环境中进行烘烤，使二甲基硅油充分的进入炭黑的内部，不仅不会影响炭黑的导电能力，同时含有二甲基硅油的炭黑在应用于锂电池的正极片时，由于二甲基硅油优异的亲油和低温性能，能够有效的避免电解液中的组分在正极片的表面形成晶核，有效的提高了锂电池的耐低温性能。
[0014]2、本专利技术通过使用聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料涂覆在铝箔的表面，使铝箔与正极浆料隔离，同时导电炭黑中的二甲基硅油可避免正极浆料内的磷酸铁锂向铝箔渗透，避免铝箔的表面因为有氧化铝颗粒的存在，导致电解液和正极浆料内的物质以氧化铝颗粒为晶核在低温下形成结晶，使锂电池的充放电能力和安全性下降。
[0015]3、本专利技术通过使用三甲基吡啶作为该锂电池的添加剂，在三甲基吡啶共轭分子结构与碳酸酯和锂离子的配合作用下，使该电解液在-40℃的低温下，依然能够保证电子在锂电池内部的流动，保证了锂电池在低温下不会因为电解液流动性变差而导致充放电能力下降。
[0016]4、本专利技术通过使用1,2-丙二醇对石墨进行改性，利用了石墨比表面积大的优势，通过在惰性气体环境中进行烘烤，使1,2-丙二醇充分的进入石墨的内部，同时含有1,2-丙二醇的石墨在应用于锂电池的负极片时，1,2-丙二醇能够有效地向负极片表层扩散，有效的避免电解液中的组分在负极片的表面形成枝晶，提高了锂电池的耐低温性能。
[0017]5、该锂电池有效的克服了锂电池在低温下的充放电能力下降和电极处容易产生结晶的问题，保证了锂电池的使用性能和安全性能。
具体实施方式
[0018]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例1
[0020]本专利技术的锂电池包括电芯和电解液，电芯由正极片、负极片与隔膜叠成，正极片包括铝箔和涂覆在铝箔上的正极材料，负极片包括铜箔和涂覆在铜箔上的负极材料。
[0021]正极材料使用包括以下重量份的原料：磷酸铁锂50份、聚偏氟乙烯3份、改性导电炭黑7份、N-甲基吡咯烷酮53份，其中在制备正极片的过程中，首先，将聚偏氟乙烯和改性导电炭黑混合均匀，然后在铝箔上涂覆一层聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料，涂覆量为55mg/cm2，进行烘烤处理，得到预处理铝箔；然后再将N-甲基吡咯烷酮和磷酸铁锂加入到剩余的聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料中混合均匀，得到正极浆料，然后将正极浆料涂布在铝箔上，涂覆量为130mg/cm2，并依次进行辊压、模切和烘烤处理，得到正极片。
[0022]而负极片上的负极材料包括以下重量份的原料：石墨38份、改性导电石墨0.8份、羧甲基纤维素0.9份、去离子水23份。制备负极片时，首先将石墨、改性导电石墨、羧甲基纤维素和去离子水按重量比混合均匀，得到负极浆料，然后将负极浆料涂布在铜箔上，涂覆量为100mg/cm2，并依次进行辊压、模切和烘烤处理，得到负极片。
[0023]正极片制备过程中使用的改性导电炭黑的制备方法为：将炭黑浸没于乙醇溶液中，然后过滤烘干，去除可溶性有机物，然后将炭黑粉碎至100目以下，并将粉碎后的炭黑与二甲基硅油混合均匀，二甲基硅油与炭黑的质量比为0.13:1，然后在惰性气体环境中加热至200℃，自然冷却至室温，得到改性导电炭黑。
[0024]负极片制备过程中使用的改性导电石墨的制备方法为：将石墨浸没于乙醇溶液中，然后过滤烘干，去除可溶性有机物，然后将石墨粉碎至100目以下，并将粉碎后的石墨与1,2-丙二醇混合均匀，1,2-丙二醇与石墨的质量比为0.14:1，然后在惰性气体环境中加热至130℃，自然冷却至室温，得到改性导电石墨。
[0025]本专利技术的电池使用的电解液包括以下重量份的原料：碳酸乙烯脂28份、碳酸甲乙酯40份、碳酸二甲酯1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池正极材料，其特征在于：所述的正极材料包括磷酸铁锂50-55份、聚偏氟乙烯2-4份、改性导电炭黑6-7份、N-甲基吡咯烷酮53-58份和铝箔。2.根据权利要求1所述的锂电池正极材料，其特征在于：所述的改性导电炭黑的制备方法为，将炭黑浸没于乙醇溶液中，然后过滤烘干，将炭黑粉碎，然后将粉碎后的炭黑与二甲基硅油混合均匀，二甲基硅油与炭黑的质量比为0.06-0.15:1，然后在惰性气体环境中加热后，自然冷却至室温，得到改性导电炭黑。3.制备权利要求1或2所述的锂电池正极材料的方法，其特征在于：包括以下步骤，首先，将聚偏氟乙烯和改性导电炭黑混合均匀，然后在铝箔上涂覆一层聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料，进行烘烤处理，得到预处理铝箔，然后将N-甲基吡咯烷酮和磷酸铁锂加入到剩余的聚偏氟乙烯和改性导电炭黑的混合材料中混合均匀，得到正极浆料，然后将正极浆料涂布在铝箔上，并依次进行辊压、模切和烘烤...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘培松，吴光渔，
申请(专利权)人：安徽南都华拓新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：