一种锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池，包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体与所述电芯之间，所述正极片包括分子式为LiFexMnyMzPO4/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05≤y≤0.4、0.005≤z≤0.05，M为掺杂金属或金属氧化物。其制备方法包括如下步骤：制备极片浆料；制备极片；组装电池；以及注液、化成。本发明专利技术的锂离子电池具有更高的能量密度，而且该电池具有较好的容量保持率，其制备方法，制作工艺简单，成本低，适合大规模生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，特别是一种采用磷酸铁锰锂作为电池正极材料的高能量密度、长寿命的锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
随着锂电技术的不断发展，锂电技术的不断完善和改善，锂离子电池已经逐渐地进入到新能源汽车领域和储能电池领域。国务院在《节能与新能源汽车产业发展规划》提到在2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量力争达到50万辆；到2020年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车生产能力达200万辆、累计产销量超过500万辆。如果未来储能电池市场打开，未来将带来更大的商机。目前大量应用在纯电动汽车和储能项目所应用的电池体系为磷酸铁锂电池。由于磷酸铁锂使用寿命长，可以满足长使用周期的质量保障。安全性能好，在针刺、短路、过冲的情况下可以不爆炸、不起火、不冒烟，且电池成本低等因素使该体系电池一直被动力电池和储能电池制造厂家所青睐。但是该体系电池有一个致命缺陷就是能量密度低，一般情况下制作的磷酸铁锂单体电芯能量密度只有130ffh/kg，较为优秀的厂家也只是160Wh/kg，这就使得使用磷酸铁锂体系动力电池的新能源汽车一次充电最多只能行驶300km左右，不能满足使用的要求。因此许多厂家开始逐步研发能量密度更高的三元系电池，但存在安全性能和使用寿命下降的问题。如何在保持原先使用寿命、安全性、成本优势的同时进一步提升电池的能量密度，成为行业内亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种寿命长、安全性能好且成本低的高能量密度的锂离子电池及其制备方法。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池，包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体与所述电芯之间，其中，所述正极片包括分子式为LiFexMnyMzP04/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤X≤0.95,0.05 ^ y ^ 0.4,0.005 ^ z ^ 0.05，M为掺杂金属或金属氧化物。上述的锂离子电池，其中，所述磷酸铁锰锂材料为LiFea8Mna2Mgacici5Tiaci45PO4A^LiFe0 6Mn0 4Mg0.οοθ^?ο.034PO4/C 或 LiFe0.95Mn0.05Mg0.008A10.042P04/C。上述的锂离子电池，其中，所述负极片包括石墨系材料或硅系材料，所述硅系材料包括硅碳复合材料，其中硅碳复合材料中硅的含量占总材料重量比的3%~20%。上述的锂离子电池，其中，其中M为Mg、T1、Al或Zn中的一种或两种混合物。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种锂离子电池的制备方法，其中，包括如下步骤:S100、制备极片浆料，包括:SIO1、制备正极浆料:将正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入到混料机中进行混料，得到正极浆料，其中，所述正极材料包括分子式为LiFexMnyMzP04/C磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤X≤0.95,0.05 ≤ y ≤ 0.4,0.005 ≤ z≤0.05，M为掺杂金属或金属氧化物；S102、制备负极浆料:将负极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入混浆机中进行混料，得到负极浆料；S200、制备极片:分别将所述的正极浆料和负极浆料涂覆到基体上并烘干滚压为正极片和负极片；S300、组装电池:将所述正极片和负极片分别裁成需要的尺寸并组装成电芯，将所述正极片的极耳和负极片的极耳分别连接成为电池的正极和负极，并将所述电芯装入电池壳体内；S400、注液、化成:将电解液注入到所述电池壳体内，然后将所述电池壳体封口并进行分容化成。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述步骤S200进一步包括:S201、制备正极片:将所述正极浆料涂覆在正极集流体上，在烘箱中以100°C~140°C烘干，然后对辊滚压，压实密度为2.0~2.5g/cm3，得到正极片；S202、制备负极片:将所述负极浆料涂覆在负极集流体上，在烘箱中以90°C~120°C烘干，然后对辊滚压，压实密度为1.2~1.7g/cm3，得到负极片。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述正极材料为LiFea 8Mn0.2Mg0.005Ti0.Q45P04/C、LiFe0 6Mn0 ‘Mg。.006Ti0.034P04/C 或 LiFe0 95Mn0.05Mg0.008A10.042P04/C。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述磷酸铁锰锂材料LiFexMnyMzP04/C经过碳包覆，所述碳的包覆量为1%~3%。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述磷酸铁锰锂材料粒径范围为1~8μm。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述步骤SlOl中，所述导电剂为导电炭黑、导电石墨、乙炔黑、碳纳米管中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为PVDF、CMC、PVP、SBR、PAN中的一种或几种的混合物；所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N-N-二甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、无水乙醇、丙酮中的一种或几种的混合物。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述正极浆料中的各组分含量为:正极材料90%~94%，导电剂1%~5%，粘结剂1%~5%，并加入使所述正极浆料的固含量在35%~50%的溶剂量。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述硅系材料为硅碳复合材料，其中硅碳复合材料中硅的含量占硅碳复合材料重量比的3%~20%。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述步骤S102中，所述导电剂为石墨、炭黑、乙炔黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或几种的混合物；所述粘结剂为苯乙烯-丁二烯橡胶、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、丙烯腈中的一种或几种的混合物；所述溶剂为水、N-甲基吡咯烷酮或N-N- 二甲基吡咯烷酮中的一种或两种的混合物。上述的锂离子电池制备方法，其中，所述负极浆料中各组分的含量为:硅系材料92%~96%,导电剂1%~4%,粘结剂1%~4%.上述的锂离子电池制备方法，其中，所述正极浆料的涂布面密度为10~22 X10-3gcm2,负极浆料的涂布面密度为4~10 X 10_3g/Cm2。本专利技术的技术效果在于:本专利技术的锂离子电池，具有较高能量密度及较好容量保持率，在正极选取容量磷酸铁锰锂材料，该材料相比传统磷酸铁锂具有更高的电压平台，能量密度提升并且循环性能较好。在负极上选取容量较高的硅碳复合物，可以达到400mAh/g以上的容量。相对于现有技术的磷酸铁锂电池能量密度提升并且循环稳定性较好，适用于纯电动汽车和储能电池。且其制备方法简单、成本低，适宜于大规模生产。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。【附图说明】图1为本专利技术锂离子电池结构图；图2为本专利技术锂离子电池的制备方法流程图；图3为本专利技术实施例1的电池循环容量保持率图；其中，附图标记1电池壳体2 正极3 负极S100-S400 步骤【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的结构原理和工作原理作具体的描述:参见图1，图1为本专利技术锂离子电池结构图。本专利技术的锂离子电池，包括电池壳体1、电芯和电解液(图未不)，所述电芯安装在所述电池壳体I内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体I与所述电芯之间，其中，所述正极片包括分子式为LiFexMnyMzP04/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95,0.05≤y≤0.4、0.005 < z &l本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种锂离子电池，包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体与所述电芯之间，其特征在于，所述正极片包括分子式为LiFexMnyMzPO4/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05≤y≤0.4、0.005≤z≤0.05，M为掺杂金属或金属氧化物。
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池，包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯安装在所述电池壳体内，所述电芯包括正极片和负极片，所述电解液注入于所述电池壳体与所述电芯之间，其特征在于，所述正极片包括分子式为LiFexMnyMzP04/C的磷酸铁锰锂材料，其中0.6≤x≤0.95、0.05 ≤ y≤ 0.4,0.005 ≤z ≤ 0.05，M为掺杂金属或金属氧化物。2.如权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述磷酸铁锰锂材料为LiFe0 8Mn0 2Mg0.0osTi0.045PO4/C、LiFe0.6Mn0 4Mg0.οοθ^?ο.034PO4/C 或 LiFe0 95Mn0.Q5Mg0.008A10.042P04/C。3.如权利要求1或2所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极片包括石墨系材料或硅系材料，所述硅系材料包括硅碳复合材料，其中硅碳复合材料中硅的含量占总材料重量比的3%~20%ο4.如权利要求1所述的锂离子电池,其特征在于,其中M为Mg、T1、Al或Zn中的一种或两种混合物。5.一种锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: 5100、制备极片浆料，包括: 5101、制备正极浆料:将正极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入到混料机中进行混料，得到正极浆料，其中，所述正极材料包括分子式为LiFexMnyMzP04/C磷酸铁锰锂材料，其中0.6 ≤ X≤0.95,0.05 ≤y ≤ 0.4,0.005 ≤ z≤^ 0.05，M 为掺杂金属或金属氧化物； 5102、制备负极浆料:将负极材料、导电剂、粘结剂和溶剂加入混浆机中进行混料，得到负极浆料，所述负极材料为硅系材料或石墨系材料； 5200、制备极片:分别将所述的正极浆料和负极浆料涂覆到基体上并烘干滚压为正极片和负极片； S300、组装电池:将所述正极片和负极片分别裁成需要的尺寸并组装成电芯，将所述正极片的极耳和负极片的极耳分别连接成为电池的正极和负极，并将所述电芯装入电池壳体内...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴思琦，郭伟，慈云祥，
申请(专利权)人：北京国能电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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