一种磷酸铁锂电池制造技术

本发明专利技术属于二次电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体、设置至正极集流体至少一表面的导电涂层以及设置于所述导电涂层远离所述正极集流体一侧的正极活性涂层，所述负极片包括负极集流体以及设置至负极集流体至少一表面的负极活性涂层，所述电解液包括碳酸亚乙烯酯成膜添加剂，所述碳酸亚乙烯酯成膜添加剂占电解液总质量的W％，所述电池的CB值为C，所述W与C满足以下关系式：1.00≤C

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂电池


[0001]本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种磷酸铁锂电池。

技术介绍

[0002]目前市场上应用的锂离子电池主要分为钴酸锂电池、三元材料电池和磷酸铁锂电池，其中磷酸铁锂电池具有循环寿命长、自放电低、安全性高和价格相对较低等优点，成为新能源汽车和储能领域重点研究方向之一。但现有的磷酸铁锂电池日历寿命较低，满足不了日渐增长的需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种磷酸铁锂电池，通过对电池的CB值和电解液中碳酸乙烯酯的含量进行设计，得到具有长日历寿命的电池。
[0004]一种磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体、设置至正极集流体至少一表面的导电涂层以及设置于所述导电涂层远离所述正极集流体一侧的正极活性涂层，所述负极片包括负极集流体以及设置至负极集流体至少一表面的负极活性涂层，所述电解液包括碳酸亚乙烯酯成膜添加剂，所述碳酸亚乙烯酯成膜添加剂占电解液总质量的W％，所述电池的CB值为C，所述C＝[(负极活性涂层面密度*负极活性物质比率*正极活性物质克容量)/(正极活性涂层面密度*正极活性物质比率*负极活性物质克容量)]，其中上述电池满足下列关系式：1.00≤C
‑
0.04W≤1.08，其中1.0≤W≤4.0。
[0005]优选地，所述正极导电剂为导电碳黑、碳纳米管、石墨烯中的一种或多种。
[0006]优选地，所述正极活性涂层的压实密度为2.3～2.5g/m3。
[0007]优选地，所述负极活性物质包括人造石墨、天然石墨中的一种或两种。
[0008]优选地，所述负极活性物质的比表面积小于或等于2.0m2/g。
[0009]相对于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的一种磷酸铁锂电池，通过对电池的CB值和电解液中碳酸乙烯酯的含量进行设计，得到具有长日历寿命的电池。
具体实施方式
[0010]下面结合具体实施方式，对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式并不限于此。
[0011]本专利技术的一种磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔离膜、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体、设置至正极集流体至少一表面的导电涂层以及设置于所述导电涂层远离所述正极集流体一侧的正极活性涂层，所述负极片包括负极集流体以及设置至负极集流体至少一表面的负极活性涂层，所述电解液包括碳酸亚乙烯酯成膜添加剂，所述碳酸亚乙烯酯成膜添加剂占电解液总质量的W％，所述电池的CB值为C，所述C＝[(负极活性涂层面密度*负极活性物质比率*正极活性物质克容量)/(正极活性涂层面密度*正极活性物质比
率*负极活性物质克容量)]，其中上述电池满足下列关系式：1.00≤C
‑
0.04W≤1.08，其中1.0≤W≤4.0。
[0012]上述关系式中，正极活性涂层面密度和负极活性涂层面密度均由β
‑
ray在线面密度测量仪得出；负极活性物质比率为负极活性物质质量占负极敷料总质量的百分数；正极活性物质克容量为单位重量的正极活性物质所具有的容量，可由扣式电池0.1C放电至2.0V得出，负极活性物质克容量为单位重量的正极活性物质所具有的容量，可由扣式电池0.1C充电电至2.0V得出。其中，现有电解液中碳酸亚乙烯酯成膜添加剂占电解液总质量W的取值范围一般为1～4。
[0013]专利技术人通过大量研究发现CB值(Cellbalance，是电池中单位面积内阳极容量和阴极容量的比值，表示在全电池充电时，阳极提供的锂空位能否接收阴极提供的活性锂离子，保证电池在全生命周期内活性锂不在阳极沉积析出。)大有助于将负极的荷电状态限制在较低水平，从而降低电池的老化速率，使电池内阻增加减慢。但是会导致阳极材料浪费，电池能量密度降低，并且CB值增大表示成膜需要的VC组分含量增加。CB值过小会引起电池析锂，造成不可逆锂离子损失，表现为电池充放电容量衰减，日历寿命下降。
[0014]SEI膜的形成对电极材料的性能产生至关重要的影响。一方面，SEI膜的形成消耗了部分锂离子，使得充放电不可逆容量增加，降低了电极材料的充放电效率；另一方面SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过改层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的日历寿命。
[0015]碳酸亚乙烯酯(VC)作为LFP电池添加剂能够在锂电池初次充放电中在负极表面发生电化学反应形成SEI膜，有效预制溶剂分子嵌入和锂电池气胀现象，提高电池日历寿命。
[0016]VC在负极表面成膜反应有两种方式：(1)VC分子间聚合形成小分子聚合物核，其他电解液成分的还原产物在这个小分子聚合物核上生长，最终形成SEI膜。(2)VC分子间通过聚合反应生成聚合物网络，覆盖在负极表面形成致密的SEI膜。VC的成膜反应首先是VC形成形成自由基阴离子，自由基与VC或其他组分发生反应。电解液添加VC后，VC先于溶剂发生还原反应，在表面形成VC还原分解的稳定致密的SEI，减少活性锂离子的损耗，提高电池寿命。负极SEI膜的阻抗在一定范围内随VC含量的增加而增加(约为3wt％)，当VC含量大于3％时阻抗值反而因降低，但VC含量超过某个值时会在负极表面发生的反应会更加的剧烈，大量的产气会造成形成的SEI膜不致密，日历寿命衰减表现明显。
[0017]如果CB值很大，导致阳极材料浪费，电池能量密度降低，并且CB值增大表示成膜需要的VC组分含量增加，若VC组分含量过多的话，会使得负极表面发生的反应会更加的剧烈，大量的产气会造成形成的SEI膜不致密，日历寿命衰减。
[0018]如果CB值很小，则会引起电池析锂，造成不可逆锂离子损失，造成日历寿命下降。
[0019]因此，通过合适设计CB值与VC含量的大小，使得CB值和VC含量满足关系式：1.00≤C
‑
0.04W≤1.08，可以使LFP电池具有很好的日历寿命。
[0020]在一些实施例中，所述导电涂层包括导电剂和水性粘结剂，所述导电剂和水性粘结剂的重量份数比为1～5:20～50。优选地。导电剂和水性粘结剂的重量份数比为1:20、1:23、1:27、1:29、1:30、1:35、1:37、1:38、1:40、1:45、1:50、2:21、2:27、2:35、2:43、2:49、3:40、4:38、5:48、3:37、3:31、3:45、3:40、4:25、4:47、4:49、5:38、5:48。
[0021]在一些实施例中，所述正极活性涂层包括磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂，所述磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的质量份数比为95
‑
98:1
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3:1
‑
2。所述磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的质量份数比95
‑
6:1
‑
2:1
‑
2、96
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔离膜、电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体、设置至正极集流体至少一表面的导电涂层以及设置于所述导电涂层远离所述正极集流体一侧的正极活性涂层，所述负极片包括负极集流体以及设置至负极集流体至少一表面的负极活性涂层，所述电解液包括碳酸亚乙烯酯成膜添加剂，所述碳酸亚乙烯酯成膜添加剂占电解液总质量的W％，所述电池的CB值为C，所述C＝[(负极活性涂层面密度*负极活性物质比率*负极活性物质克容量)/(正极活性涂层面密度*正极活性物质比率*正极活性物质克容量)]，其中上述电池满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄天翔，
申请(专利权)人：江苏正力新能电池技术有限公司，
类型：发明
国别省市：