【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于磷酸铁锂电池，具体地，涉及一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂离子电池具有比能量高、电压平台高、循环寿命长、工作温度范围宽、无记忆效应、对环境友好等特点，目前已经在诸如移动电话、笔记本电脑、电子仪表等3c数码类各种便携式用电器具上得到了广泛的应用，并逐渐扩展到电子工具和电动汽车上。
2、目前锂离子电池使用的材料体系主要是钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料和磷酸铁锂。钴酸锂和镍钴锰三元材料有钴元素的存在，其本身结构决定其在大倍率充电表面温度会急剧上升，存在一定的安全隐患，直接制约其在高倍率领域应用，锰酸锂的安全性能比较好，但是由于其循环寿命局限性(一般只有300周)、高温性能差也制约了其广泛应用。而磷酸铁锂以其优异的安全性能、良好的循环使用寿命在磷酸铁锂电池领域具有一定的优势。
3、但是磷酸铁锂电池由于在高倍率下进行充放电，故在锂离子的脱出与嵌入过程中容易导致磷酸铁锂正极材料体积的快速膨胀和收缩，进而导致其在充放电的循环过程中正极材料容易粉化变脆，限制其应用，现有技术中采用碳包覆得到磷酸铁锂/碳复合材料，能够限制其体积膨胀和收缩现象，进一步抑制其粉化，此方法虽然简单可行，但此法制备碳含量较高，会减少活性物质的含量，导致材料比能量降低，不利于电池密度的提升；
4、如中国专利cn112928268a制备一种碳包覆磷酸铁锂复合材料，其制备的磷酸铁锂复合材料，碳包覆量小且均匀，但经过长时间快速充放电循环过程后，薄碳层可能会因为体积的快速膨胀和收缩产生坍塌，进一步限制其在高倍率
技术实现思路
1、为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法；
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、一种高倍率磷酸铁锂电池，包括正极、负极和电解液，其中正极按照重量百分比计包括活性材料89-91wt％、导电剂4.4-5.4wt％和粘结剂4.6-5.6wt％；
4、活性材料的分子式为l i fe1-x-ycuxznypo4(0.2≤x≤0.3；0.1≤y≤0.2)；
5、活性材料由以下方法制备：
6、步骤a1：取水杨酸、edc、nhs和苯混合投料到反应釜中，控制搅拌反应速率为150-200r/min，升温至25-30℃，完全溶解后加入2，4-二硝基苯胺，之后保温搅拌反应18h后减压旋蒸得到中间体1；
7、进一步地，水杨酸、2，4-二硝基苯胺、edc、nhs和苯的用量比为0.1mo l：0.1mo l：15-20g：8-10g：100ml；
8、步骤a1中，水杨酸中的羧基和2，4-二硝基苯胺中的氨基发生酰胺化反应，引入苯环和羟基结构；其结构式如下：
9、
10、步骤a2：取中间体1、碳酸钾和二甲苯混合投料到反应釜中，控制搅拌反应速率为200-300r/min，升温至100-110℃，完全溶解后加入γ-氯丙基三乙氧基硅烷，保温搅拌反应4-5h，减压旋蒸得到中间体2；
11、进一步地，中间体1、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、碳酸钾和dmso的用量比为0.1mo l：0.1mo l：20-30g：150ml；
12、步骤a2中，中间体1中的酚羟基在碱性条件下生成酚钠结构，之后再与γ-氯丙基三乙氧基硅烷中的氯进行反应，将硅烷偶联剂接枝到中间体1中，其结构式如下所示：
13、
14、步骤a3：取中间体2和thf混合投料到反应釜中，控制搅拌反应速率为200-300r/min，升温至50-55℃，保温搅拌30min后称取硫化钠加入反应釜中，保温搅拌反应2-2.5h后，趁热过滤掉乳状硫，之后加入丙烯酸、dcc和nhs混合投料到反应釜中，控制搅拌反应速率为150-250r/min，降至20-25℃，室温下搅拌反应12h后，送至恒温干燥箱中，控制干燥箱温度为70℃，保温8h后得到中间体3；
15、进一步地，中间体2、硫化钠、丙烯酸、dcc、nhs和甲醇的用量比为0.05mo l：10g：0.1mo l：10-15g：5g：150ml；
16、步骤a3中，中间体2中的硝基在硫化钠的还原作用下还原为氨基，之后在dcc-nhs体系的催化作用下，进行缩合反应，将不饱和双键接枝到中间体2上，其结构式如下所示：
17、
18、步骤a4：取中间体3和乙醇混合投料到反应釜中，控制搅拌反应反应速率为300-400r/min，升温至55-60℃，完全溶解后加入n-乙基乙二胺，之后在氮气氛围下避光保温反应24h后送至干燥箱中，干燥6h后得到中间体4；
19、进一步地，中间体3、n-乙基乙二胺和乙醇的用量比为0.1mo l：0.05mo l：200ml；
20、步骤a4中，中间体3中的不饱和双键和n-乙基乙二胺中的氨基和亚氨基发生加成反应，形成超支化聚合物；
21、步骤a5：取中间体4、石墨烯分散到去离子水中，控制搅拌反应釜速率为800-1200r/min，常温下搅拌反应16h后水洗干燥得到添加剂；
22、进一步地，中间体4、石墨烯和去离子水的用量比为5-8g：30g：50ml；步骤a5中，中间体4上的硅烷偶联剂结构和石墨烯进行偶联，将其接枝到中间体4上。
23、步骤a6：将l i：fe：cu：zn：p按照3:(1-x-y)：x:y：1的摩尔比称取l i oh·h2o、feso4·7h2o、cu(ac)2、znso4、h3po4；首先将l i oh·h2o、cu(ac)2、znso4、feso4·7h2o、抗坏血酸和去离子水混合投料到反应釜中，控制搅拌反应速率为500-600r/min，搅拌20min后加入h3po4，继续搅拌20min后得到前驱体溶液，之后将添加剂投料到反应釜中，升温至190-210℃，保温反应9h后用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次后干燥得到前驱体粉料；之后将前驱体粉料置于管式炉中，在氩气气氛下升温至700-800℃，高温烧结10h后得到活性材料。
24、进一步，抗坏血酸与feso4·7h2o的用量比为1.1mo l:1mo l；添加剂的用量为活性材料总质量的3％；
25、一种高倍率磷酸铁锂电池由以下方法制备：
26、步骤s1：将活性材料、导电剂和粘合剂进行混合得到正极料浆；将石墨、导电剂和粘合剂进行混合得到负极料浆；
27、步骤s2：将上述正极料浆和负极料浆通过涂布机分别涂覆在正极和负极上；
28、步骤s3：然后经过辊压、分切、制片、卷绕、装配、顶侧封、烘干、注入电解液、化成，最后进行包装，获得高倍率磷酸铁锂电池。
29、本专利技术的有益效果：
30、本专利技术公开一种高倍率磷酸铁锂电池及其制备方法，通过复配一种自制活性材料参与正极的制备，相较于传统的磷酸铁锂电池，具有更高的倍率性能以及在高倍率充放电循环中具有更好本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高倍率磷酸铁锂电池，至少包括正极、负极和电解液，其特征在于，正极按照重量百分比包括活性材料89-91wt％、导电剂4.4-5.4wt％和粘结剂4.6-5.6wt％；其中活性材料的分子式为Li Fe1-X-YCuXZnYPO4，0.2≤X≤0.3；0.1≤Y≤0.2；
2.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A1中，水杨酸、2，4-二硝基苯胺、EDC、NHS和苯的用量比为0.1mol：0.1mol：15-20g：8-10g：100mL。
3.根据权利要求2所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A2中，中间体1、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、碳酸钾和DMSO的用量比为0.1mol：0.1mo l：20-30g：150mL。
4.根据权利要求3所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A3中，中间体2、硫化钠、丙烯酸、DCC、NHS和甲醇的用量比为0.05mo l：10g：0.1mol：10-15g：5g：150mL。
5.根据权利要求4所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A4中，中间体3、
6.根据权利要求5所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A5中，中间体4、石墨烯和去离子水的用量比为5-8g：30g：50mL。
7.根据权利要求6所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤A6中，抗坏血酸与FeSO4·7H2O的用量比为1.1mol:1mo l；添加剂的用量为活性材料总质量的3％。
8.根据权利要求7所述的一种高倍率磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高倍率磷酸铁锂电池，至少包括正极、负极和电解液，其特征在于，正极按照重量百分比包括活性材料89-91wt％、导电剂4.4-5.4wt％和粘结剂4.6-5.6wt％；其中活性材料的分子式为li fe1-x-ycuxznypo4，0.2≤x≤0.3；0.1≤y≤0.2；
2.根据权利要求1所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤a1中，水杨酸、2，4-二硝基苯胺、edc、nhs和苯的用量比为0.1mol：0.1mol：15-20g：8-10g：100ml。
3.根据权利要求2所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征在于，步骤a2中，中间体1、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、碳酸钾和dmso的用量比为0.1mol：0.1mo l：20-30g：150ml。
4.根据权利要求3所述的一种高倍率磷酸铁锂电池，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：严学庆，袁朝勇，袁朝明，曹阳，毛才进，
申请(专利权)人：江苏欧力特能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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