一种高寿命水溶性锂电池及其制作工艺制造技术

技术编号:3777718 阅读:1721 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
一种高寿命水溶性锂电池及其制作工艺,其正极原料的重量百分比为:水性粘合剂2.2%~5.8%;电活性物质LiFePO↓[4] 56%~65%;导电炭黑2.3%~4.7%;去离子水31%~35.5%;粘度控制为1800~3200mPa.s。其工艺是:将去离子水和水性粘合剂低速搅拌,转速5~10Hz,5~10min,然后高速搅拌,转速30~45Hz,45~60min,加入电活性物质LiFePO↓[4]和导电炭黑抽真空高速搅拌,真空值≤-0.095MPa,转速30~45Hz,4~6h,最后得到高寿命水溶性锂电池正极浆料。本发明专利技术正极以水性粘合剂代替传统N-甲基吡咯烷酮粘合剂,采用以水性粘合剂制备的正极浆料涂布,绿色环保,提高电池循环寿命,并可降低原材料成本20~30%。负极选用中间相炭微球代替传统负极材料,改善锂离子在负极中的脱嵌性能,提高电池循环寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锂离子二次电池(组)及其制作工艺,尤其涉及一种高寿命水溶性锂电池及其制作工艺
技术介绍
目前,国内大部分厂家,使用油性体系聚偏二氟乙烯/N-甲基吡咯垸酮(PVDF/丽P)生产磷酸铁锂(LiFeP04)锂离子二次电池,成本高并对环境有污染。专利号为CN200510111791.6、专利技术名称为"一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法"、授权公告号为CN100420075、授权公告日为2008. 09. 17的专利,公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的制备方法,其制备方法如下将三价铁盐、锂盐、磷酸盐和抗坏血酸混合于溶剂中进行反应,其中三价铁盐中铁、锂盐中的锂、磷酸盐中的磷和抗坏血酸的摩尔比为1 : 0.95 1.05 : 1 : 0.25 2,铁盐中的铁在溶剂中的浓度为0. l 2mol/L,反应0.5 30小时,60 100 'C下挥发溶剂并洗涤所得到无定形的磷酸铁锂沉淀,然后将无定形的磷酸铁锂沉淀在氮气或氩气或混合气气氛中,以5 30。C/min加热速率升温至450 800。C,恒温焙烧20 600min,然后以1 2(TC/min降温速率冷却至室温,制得晶型的锂离子电池正极材料磷酸铁锂。专利申请号为CN200610122368. 0、专利技术名称为"大功率磷酸铁锂动力电池及其制作工艺"的专利,公开了一种大功率磷酸铁锂动力电池及其制作工艺,其权利要求为"1、 一种大功率磷酸铁锂动力电池,它包括壳体、正极片、负极片、隔膜、电解液,其中正极片和负极片分别由相同尺寸的正、负极集流体和涂覆于正、负极集流体上的活性物质组成,其特征是正极集流体采用斜拉铝网,导电剂选用碳黑、石墨、纳米Al20s,纳米Ag,纳米Si02中的一种或几种混合物,正极材料粘结剂选用丙烯酸-苯乙烯聚合物、丙烯酸-硅氧聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、丁二烯-丙烯睛聚合物或丙烯酸类聚合物中的一种或几种混合物,正极材料选用采用经过离子掺杂的磷酸铁锂Lil-xMxFeP04, M是Co, Mn, Mg, Cr, Ti, Mo, Nd, Ni其中之一,0《X《0. 1。2、 根据权利要求1所述的大功率磷酸铁锂动力电池,其特征是正极浆料的重量百分比配比正极材料67% 90%;导电剂0% 13%;丙烯酸类聚合物5% 10%,负极浆料的重量百分比配比负极材料85% 96%;导电剂1% 5%;羧甲基纤维素钠2 5%; 丁苯橡胶1% 5%。3、 根据权利要求l所述的大功率磷酸铁锂动力电池,其特征是电池负极片包括石墨,导电剂和负极金属集流体,负极材料选用天然石墨,中间相炭微球,聚合物炭中的一种或几种混合物。4、 根据权利要求l所述的大功率磷酸铁锂动力电池,其特征是电池负极导电剂选用碳黑、石墨中的一种或几种混合物,负极材料粘结剂选用羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶粘结剂中的一种或几种混合物。5、 根据权利要求l所述的大功率磷酸铁锂动力电池,其特征是正极集流体是斜拉铝网,是由铝线编制成相互平行交叉的斜拉网,厚度O. 10 0. 15ram,开孔率20 40孔/cm2,网形成的孔径0. 2 0. 5mm。6、 一种大功率磷酸铁锂动力电池制作工艺,正极材料、导电剂与丙烯酸类聚合物粘结剂的水溶液混合成浆料后,在金属集流体上涂覆,在80 150'C下干燥后,经辊压后形成厚度为150 250u的极片,其压实密度为1.8 2.5g/cm3,上述正极片与电池的盖帽接触,负极材料、导电剂与羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶粘结剂的水溶液混合成浆料,在金属集流体上涂布,在80 150。C下干燥后,经辊压后形成厚度为80 160u的极片,其压实密度1.3 1.8g/cm3,上述极片与电池壳体接触,电池负极、隔膜和正极对叠和巻绕,制成螺旋状电池芯,螺旋状电池芯插入电池壳体,绝缘板置于螺旋状电池芯的上下表面,正极铝极耳与电池盖帽接触,负极镍极耳与电池壳体接触。向电池壳体内注入电解质溶液,化成分容后即得大功率磷酸铁锂动力电池,其特征是正极集流体采用斜拉铝网,导电剂选用碳黑、石墨、纳米Ah03,纳米Ag,纳米Si02中的一种或几种混合物,正极材料粘结剂选用丙烯酸-苯乙烯聚合物、丙烯酸-硅氧聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯聚合物、苯乙烯-丁二烯聚合物、5丁二烯-丙烯睛聚合物或丙烯酸类聚合物中的一种或几种混合物,正极材料采用经过离子惨杂的磷酸铁锂Lil-xMxFeP04, M是Co, Mn, Mg, Cr, Ti, Mo,Nd, Ni其中之一,0《X《0. 1。7、 根据权利要求6所述的大功率磷酸铁锂动力电池制作工艺,其特征是正极浆料的重量百分比配比正极材料67% 90% ;导电剂0% 13% ;丙烯酸类聚合物5% 10%;负极浆料的重量百分比配比负极材料85% 96%;导电剂1% 5%;羧甲基纤维素钠2 5%; 丁苯橡胶1% 5%。8、 根据权利要求6所述的大功率磷酸铁锂动力电池制作工艺,其特征是正极材料、粘结剂丙烯酸类共聚物与导电剂混合浆料后,在金属集流体上垂直双面刮涂,涂布温度为100 150°C,涂布速度2 5米/分钟,干燥后,经辊压后形成厚度为150 250u的极片,其压实密度为1. 8 2. 5g/cm3。"专利号为CN200710058352. 2、授权公告号为CN100522803C、授权公告日为2009. 08. 05、专利技术名称为"一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的水热合成法"的专利,公开了一种锂离子电池正极材料磷酸铁锂的水热合成法,其特征为包括以下步骤第一步,水热合成反应将锂源和磷源溶于水或与水混合后,加入高压釜中,然后加入季铵盐类阳离子表面活性剂和烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂,用惰性气体吹扫釜内死体积中的空气后,密封高压釜,搅拌下加热至40 5(TC,打开进料阀和排气阀,再加入纯净的二价铁盐溶液,然后密封高压釜,于140 18(TC,反应30 480分钟,此时对应的自生压力为0.36 1.0MPa,对反应施行加料工艺参数控制,即加入物质的配比控制为Li : Fe : P摩尔比为3.0 3. 15 : 1 : 1.0 1. 15,开始反应时,反应物浓度以二价铁离子浓度计为0.4 0.5mol/L,季铵盐类阳离子表面活性剂的浓度为0.2 2g/L,烷基酚聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的浓度为0.05 0.1g/L;第二步,生成物的过滤、洗涤和干燥上述反应完成后,高压釜通过冷却水快速冷却,打开出料阀,将生成物过滤并洗涤至无二价铁盐的酸根离子,得到滤饼和母液,滤饼于6(TC 12(TC真空干燥1 2小时,得到灰白色LiFeP04粉末;第三步,碳包覆处理将第二步所得的产物与水可溶性含碳有机化合物按质量比100 : 10 20混匀,在惰性气体保护下,于60(TC焙烧2 3小时,得到碳包覆的磷酸铁锂。专利号为CN200510101262. 8、授权公告号为CN100370644、授权公告日为2008. 02. 20、专利技术名称为"锂离子电池正极材料及其制备方法"的专利,公开了一种采用固相法制备锂离子电池复合正极材料磷酸铁锂LiFeP04/C及其生产方法,其特征是锂离子电池复合正极材料磷酸铁锂LiFeP(VC是由锂源、铁源、磷源和含碳的导电添加剂及纳米的添加剂按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高寿命水溶性锂电池,包括:正极原料和负极原料,其特征是:所述的正极原料的重量百分比为: 水性粘合剂 2.2%~5.8%; 电活性物质LiFePO↓[4] 56%~65%; 导电炭黑 2.3%~4.7%; 去离子水  31%~35.5%; 粘度控制为 1800~3200mPa.s。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:马振忠张伯禹
申请(专利权)人:山东神工电池新科技有限公司
类型:发明
国别省市:37[]

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