磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，正极是将活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物涂布在金属铝箔两面而制成，负极是将活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物涂布在金属铜箔两面而制成，其中：所述正极涂布混合物中活性材料磷酸铁锂、导电剂、粘结剂的质量百分比分别为８０～９５％、１～１５％、２～１０％；所述负极涂布混合物中活性材料、导电剂、粘结剂的质量百分比分别为９０～９７％、０～３％、２～７％。本发明专利技术使锂离子电池更安全且具有大倍率放电性能，大大减少锂离子电池被应用于高倍率放电领域所带来的安全性问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池的
，特别是涉及一种磷酸铁锂型安 全高功率锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池以其具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应的优点，已被广泛应用于手机、笔记本电脑、PDA、 数码相机、MP3等领域，成为各种现代通讯设备和电子设备不可缺少的 部件。随着技术的更新和发展，各种用电设备的发展对电池的性能提出了 更高的要求，要求电池具有更薄、更轻、更高的能量密度和功率密度以 及更高的安全性。特别是近年来能源的紧张及各种电动车、混合动力车 的发展，其厂商一直寻找一种重量轻、体积小、对环境友好、能大电流 放电且具有较高的安全性能的产品。目前的锂离子电池虽然能够提供较高的放电电流，但由于所用电极 材料的安全性较低，造成用电器具使用时存在重大的安全隐患。由于电 动工具在不同领域应用的快速发展，其不仅要求电池要具有大电流放电 的性能，而且要具有较高的安全性能，为此采用高安全性材料磷酸铁锂 为正极材料对高功率锂离子电池的安全性能做了进一步改善
技术实现思路
为了克服上述难题，本专利技术的目的是提出一种安全的且具有大倍率 放电性能的磷酸铁锂型锂离子电池，大大减少锂离子电池被应用于高倍 率放电领域所带来的安全性问题。本专利技术通过以下技术方案实现一种磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和 非水电解液，正极是将活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物均匀涂 布在金属铝箔两面而制成，负极是将活性材料，导电剂和粘结剂组成的 混合物均匀涂布在金属铜箔两面而制成，其中所述正极涂布混合物中 活性材料磷酸铁锂、导电剂、粘结剂的质量百分比分别为80 95%、 l 15%、 2 10%;所述负极涂布混合物中活性材料、导电剂、粘结剂的 质量百分比分别为90 97%、 0 3%、 2 7%。本专利技术还可以进一步采取如下技术措施来实现 所述正极活性材料为颗粒粒径D50分布在0. 1 20um之间的磷酸 铁锂(LiFeP04)，导电剂为具有高电导率的导电碳黑、导电石墨、碳纤 维、碳纳米管的一种或两种以上物质，如乙炔黑、超级导电碳黑 (Super-P)、导电石墨(KS-6)、气相生长碳纤维(VGCF)中的一种物 质或两种以上组合物；粘结剂为分子量在20 120万之间的聚偏氟乙烯 的均聚物(PVDF)。所述负极活性材料为颗粒粒径分布在1 30um之间的人造石墨的 一种或两种以上的组合物；导电剂为具有高电导率的导电碳黑、导电石 墨、碳纤维、碳纳米管中的一种或两种以上物质，如超级导电碳黑 (S叩er-P)、导电石墨(SFG-6、 SFG-15)、气相生长碳纤维(VGCF)中 的一种物质或两种以上组合物；粘结剂为水性粘结剂丁苯橡胶乳(SBR) 和羧甲基纤维素钠(CMC)的组合物或油性粘结剂PVDF。所述正极极耳为超声焊焊接在正极集流体上的铝带，宽度为2 20mm之间；所述负极极耳为超声焊焊接在负极集流体上的镍带、铜镍复 合带或铜带，宽度为2 20mm之间。所述隔膜为聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯(PP-PE-PP)三层复合隔膜或单 层聚乙烯PE隔膜，厚度为12 25um之间。所述正极集流体为厚度在12 30um之间的铝箔；负极集流体为厚 度在8 20um之间的铜箔。所述正极片极耳个数为1 6个，所述负极耳个数为1 6个。所述正负极组为叠片式或巻绕式，电极压实厚度为60 170um之间。所述电解液由六氟磷酸锂(LiPFe)或四氟硼酸锂(LiBF4)与碳酸 乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(函C)、碳酸甲乙酯(EMC) 和碳酸二乙酯(DEC)有机溶剂中的两种或两种以上物质混合组成。本专利技术具有以下优点和积极效果1、 其放电电流可以达到1 20C放电，且15C放电电池表面温度低 于60。C。2、 采用该方案制作的锂离子电池10C放电循环300次容量保持率 可达80%以上。3、 采用该方案制作的锂离子电池的15C与1C放电容量的比值分别 可达95%以上。4、 制作工艺简单，且电池具有较高的安全性能，电池均通过3C/10V 过充电，13(TC/30min热冲击，短路，针刺等破坏性实验。附图说明图1为本专利技术安全高功率锂离子电池的外形示意图2为本专利技术安全高功率锂离子电池的巻绕式极片形状；图3为本专利技术安全高功率锂离子电池的叠片式极片形状； 图4为本专利技术安全高功率锂离子电池的1C放电曲线图； 图5为本专利技术安全高功率锂离子电池的5C放电曲线图； 图6为本专利技术安全高功率锂离子电池的10C放电曲线图7为本专利技术安全高功率锂离子电池的15C放电曲线图。具体实施例方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合附图详细说明如下以100 1600mAh安全高功率锂离子电池的制作过程为例加以说明，电池结构如图1所示，电池的制作按如下方法进行实施实施例1正极的制备以N-二甲基吡咯烷酮(丽P)为溶剂，颗粒粒径D50 分布在0. 1 20um之间的磷酸铁锂为正极活性物质，超级导电碳黑 (Super-P)为导电剂，分子量在20 120万之间的聚偏氟乙烯均聚物 (PVDF)为粘结剂，NMP的使用量根据磷酸铁锂的粒径大小、粒度分布 不同进行添加，其浆料粘度控制范围为3000 20000cP。本实施例所用 质量百分比为LiFeP04:Super-P:PVDF:NMP=88:4:8:110。首先将PVDF 充分溶解于丽P中，然后将其加入到已预先混合好的超级导电碳黑和磷 酸铁锂混合粉中，快速均匀搅拌4 5h后真空除泡，最后将配制好的浆 料均匀涂布于厚度在12 30iim之间的集流体铝箔上，经干燥、辊压、 分切后进行极耳点焊，极耳为宽度在2 20誦之间的铝带，极耳个数为 1 6个，完成正极片的制作(如图2所示)。负极的制备以H20为溶剂，颗粒粒径分布在1 30 y m之间的人造 石墨(中间相碳微球MCMB)为负极活性物质，超级导电碳黑(Super-P)为导电剂，水性粘结剂丁苯橡胶乳(SBR)与羧甲基纤维素钠(CMC)的 混合物为粘结剂，水的用量根据使用的石墨的粒径大小、粒度分布不同 进行添加，其添加比例在110 170之间，本实施例所用质量百分比为 MCMB: Super-P:CMC:SBR:H20=90 : 5 : 2 : 3:130。首先将CMC均匀的分散于 H20中，然后分多次加入到预先混合好的超级导电碳黑和石墨混合粉中， 搅拌均匀后加入SBR再次搅拌，均匀后抽真空除泡，最后将配制好的浆 料均匀涂布于厚度在S 20um之间的集流体铜箔上，经干燥、辊压、 分切后进行极耳点焊，极耳为宽度在2 20mm之间的镍带、铜镍复合带 或铜带，极耳个数为1 6个，完成负极片的制作(如图2所示)。电解液使用溶有lmol/L的LiPFe和体积比为1:1:1的EC+DEC+ DMC 混合溶剂的溶液。隔膜采用厚度为20um的微孔聚乙烯膜。将分切好的正、负极极片和处理后的隔膜巻绕成极组，电极压实厚 度为80 170um之间，注入上述电解液并进行封口，完成电池制作(如 图l所示)。实施例2本实施例使用隔膜和电解液与实施例1相同。正极的制备以N-二甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，颗粒粒径D50 分布在0. 1 20iim之间的磷酸铁锂为正极活性物质，超级导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂型安全高功率锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和非水电解液，正极是将活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物涂布在金属铝箔两面而制成，负极是将活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物涂布在金属铜箔两面而制成，其特征在于：所述正极涂布混合物中活性材料磷酸铁锂、导电剂、粘结剂的质量百分比分别为８０～９５％、１～１５％、２～１０％；所述负极涂布混合物中活性材料、导电剂、粘结剂的质量百分比分别为９０～９７％、０～３％、２～７％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱继涛，雷远兵，黄正耀，
申请(专利权)人：深圳市慧通天下科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]