专利名称：一种负极涂覆钛酸锂的磷酸铁锂离子电池及其制备方法
技术领域：
本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种负极涂覆钛酸锂的磷酸铁锂离子电池及其 制备方法。
背景技术：
目前市场上的以钴酸锂为正极材料的第一代商品化的锂离子电池正极材料，有许多不 可取代的优势材料的加工性能很好，密度高，比容量相对较高，材料的结构稳定，循环 性能好，材料的电压平台较高且比较稳定，是目前最成熟，也是唯一商业化的正极材料， 在短时间内，特别是在通讯电池领域还有不可取代的优势但其缺点也相当突出价格昂 贵、容量几乎发挥到了极限、资源紧缺、安全性差等缺陷使得其必然在最近的5到10年内 遭受被取代命运。现在取代钴酸锂材料有两个方向，在动力电池领域，锰酸锂和磷铁酸锂 是最有希望的材料，但是以锰酸锂为正极材料的锂离子电池比容量相对较低，高温循环较 低。
磷酸铁锂电池的特点LiFeP04电池可归纳下述特点(l)输出效率标准放电为2 5C、 连续高电流放电可达10C，瞬间脉冲放电(10S)可达20C; (2)高温时性能外部温度65'C时 内部温度则高达95'C，电池放电结束时温度可达16(TC，电池的结构安全、完好；(3)安全 性即使电池内部或外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好；(4)循环寿命经IOOO
次循环，其放电容量仍大于90%; (5)过放电到零伏也无损坏；(6)充电性能可快速充电； (7)成本低成本；(8)对环境无污染。
磷酸铁锂动力电池的应用由于磷酸铁锂动力电池具有上述特点，并且生产出各种不同
容量的电池，很快得到广泛地应用。它主要应用领域有(1)大型电动车辆公交车、电 动汽车、景点游览车及混合动力车等；(2)轻型电动车电动自行车、高尔夫球车、小型平 板电瓶车、铲车、清洁车、电动轮椅等；(3)电动工具电钻、电锯、割草机等；(4)遥控 汽车、船、飞机等玩具；(5)太阳能及风力发电的储能设备；(6)UPS及应急灯、警示灯及 矿灯(安全性最好)；(7)替代照相机中3V的一次性锂电池及9V的镍镉或镍氢可充电电池(尺寸完全相同)；(8)小型医疗仪器设备及便携式仪器等。
但是在传统技术上，存在以下问题，如涂布烘干后，正集流体铝箔杂质较多，会与正 极材料形成微型原电池，导致正极片出现锈化腐蚀甚至严重的脱粉现象，极大程度影响了 电池的电容量与循环性能。
同时磷酸铁锂导电性较差，作为高功率锂离子电池，需使用支持锂离子电池用的高功 率功能电解液，要求电解液介电常数大，粘度低，化学稳定，支持大电流充放电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种负极涂覆钛酸锂的磷酸铁锂离子电池，该电池容量大、循 环性能优越、安全性能高，且电导率高，可大电流放充电。
本发明的目的还在于提供上述磷酸铁锂离子电池的制备方法，该制备方法成本低、工 艺简介易行，无环境污染。
为达到本发明的第一个目的，本发明提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔 膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，负极 包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，所述正极材料包括正极活性物质磷 酸铁锂粉末，还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂粉 末为87~94%，正极导电剂为1~2%，金属氧化物为2~9%，粘结剂为3~5%，所述负极材 料包括负极活性物质钛酸锂，所述钛酸锂中还混有负极导电剂和浆料，按重量百分含量计， 钛酸锂为90~95%,负极导电剂为2 5%，浆料为2~5%。
本发明所述正极导电剂为碳纳米管或聚苯胺中的一种或两种；所述金属氧化物为 A1203、 Mn02、 AgO、 Ti02中的一种或它们的混合；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述聚 偏二氟乙烯使用时溶于N-甲基吡咯垸酮溶剂中。
本发明粘结剂可提高该离子电池的加工性能，压片时不容易掉粉，还可以提高该离子 电池的导电性，减少电池内阻，能有效的提高电池的容量。
本发明所述负极导电剂为乙炔黑或导电石墨；所述桨料为羧甲基纤维素钠，所述羧甲 基纤维素钠使用时溶于水中。
本发明所述正极集流体为铝箔，所述负极集流体为铜箔，所述正极集流体和负极集流 体在使用前需经过清洗。
进一步的，本发明所述正极集流体用碱液清洗，所述碱液为氢氧化钾溶液，其浓度为 0.4~0.6mol/L;所述负极集流体用酸液清洗，所述酸液为硫酸溶液，其浓度为0.2 0.35mol/L。
本发明正极集流体铝箔采用碱液清洗后，增加了涂布的附着力，且不容易出现锈蚀现象。
本发明所述隔膜为具有微孔的聚丙烯或聚乙烯或三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜或琼脂与纤维材料制成的纸质薄膜。
本发明所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂。
进一步的，本发明所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、2-甲基四氢呋喃、硝基甲烷中的一种或它们的混合；所述锂盐为LiC104、 LiPF6、 LiBF4、LiN(CxF2X+1S02)(CyF2y+1S02) (x、 y为自然数)、LiC4F9S03中的一种或它们的混合，所述添加剂为高锰酸钾。
其中，本发明所述锂盐的浓度为0.9~1.5mol/L，所述添加剂的用量为电解液总重量的2~3%。
本发明所采用的电解液介电常数大，粘度低，化学稳定，支持大电流充放电，锂盐和添加剂，所述正负集流体为酸碱液处理过。
为达到本发明的第二个目的，本发明提供的磷酸铁锂离子电池的制备方法，包括以下步骤
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用碱液清洗正极集流体，用酸液清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上；
(3) 负极材料的制备取钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；(4) 正、负极片的制备将正、负极烘干，辊压，然后裁剪并碾压制得正、负极片；
(5) 电解液的制备先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
本发明的有益效果是
(1) 本发明制备的磷酸铁锂离子电池较常规方法制备的锂离子电池容量更大、循环性能更优越、安全性能更高，且电导率更高，可更大电流放充电；
(2) 本发明制备方法成本较常规方法成本低、简单易行，无环境污染；
(3) 本发明采用碱洗正极集流体，采用酸洗负极集流体，更好的解决了正极片出现锈化腐蚀甚至严重的脱粉现象的问题；
(4)本发明采用介电常数大、粘度低、化学稳定、支持大电流充放电的电解液，更好的解决了锂离子电池导电性差的问题。
图1是不同倍率18650型磷酸铁锂离子电池的容量曲线。图2是该电池充放电的循环寿命曲线。
具体实施例方式
以下列举具体实施例对本发明进行说明。需要指出的是，以下实施例只用于对本发明作进一步说明，不代表本发明的保护范围，其他人根据本发明的提示做出的非本质的修改和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例l
本实施例提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，磷酸铁锂粉末中还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂粉末的用量为正极材料总重量的88%;导电剂聚苯胺(PANi)或碳纳米管，其用量为正极材料总重量的1%;金属氧化物为八1203、 Mn02、 AgO、 1102中的任一种，其用量为正极材料总重量的7。/。；聚偏二氟乙烯的N-甲基吡咯垸酮溶液中聚偏二氟乙烯的含量为正极活性物质总重量的4%。
负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，负极材料包括负极活性物质钛酸锂，还包括负极导电剂和浆料，钛酸锂的用量为负极材料总重量的90%;负极导电剂乙炔黑或导电石墨用量为负极活性物质总重量的5%;浆料羧甲基纤维素钠的水溶液中羧甲基纤维素钠的含量为负极材料总重量的5%，水的用量为正极材料总重量的1 1.5倍。
其中
正极集流体为铝箔，在使用前需用浓度为0.4mol/L的氢氧化钾溶液清洗；负极集流体为铜箔，在使用前用浓度为0.35mol/L的硫酸清洗。隔膜为具有微孔的聚丙烯。电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂为碳酸丙烯酸酯PC与2-甲基四氢呋喃2-Me-THF按重量百分比1: 1比例混合；锂盐为浓度1.Omol/L的LiC4F9S03， LiC4F9S03使用前经过高温处理；添加剂为高锰酸钾晶体，其用量为电解液总重量的2%。
本实施例提供的上述磷酸铁锂离子电池的制备工艺如下
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用浓度为0.4mol/L的氢氧化钾溶液清洗正极集流体，用浓度为0.35mol/L的硫酸清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取上述计量比的纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于己清洗过的正极集流体上；
(3) 负极材料的制备取上述计量比的钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；
(4) 正、负极片的制备将正负极片放置于真空烘箱中烘烤，并将其进行辊压，然后裁剪成合适的尺寸并碾压使得正负极极片，其中，真空干燥温度为100 20(TC，烘烤时间为10~20h;
(5) 电解液的制备按上述的计量，先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
釆用以上参数以及制备工艺，制备的LFP 37711P型电池，电池外径为110±0.2mm，高度为75士0.5mm，其电容量10Ah以上，内阻<450，标准电压3.5V，放电倍率达到IOC，在1C循环寿命达到1000次以上，容量维持率为95.7%。
实施例2
本实施例提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，磷酸铁锂粉末中还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂的用量为正极材料总重量的89.0%;导电剂为聚苯胺(PANi)或碳纳米管，其用量为正极材料总重量的2%;金属氧化物为八1203、 Mn02、 AgO、 1102中的任一种，其用量为正极材料总重量的4。/。；聚偏二氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中聚偏二氟乙烯的含量为正极活性物质总重量的5%。
负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，负极材料包括负极活性物
8质钛酸锂，还包括负极导电剂和浆料，钛酸锂的用量为负极材料总重量的92.3%;负极导电剂乙炔黑或导电石墨用量为负极活性物质总重量的3.7%;浆料羧甲基纤维素钠的水溶液
中羧甲基纤维素钠的含量为负极材料总重量的4%，水的用量为正极材料总重量的1 1.5倍。
其中
正极集流体为铝箔，在使用前需用浓度为0.45mol/L的氢氧化钾溶液清洗；负极集流体为铜箔，在使用前用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗。隔膜为聚乙烯。
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂为碳酸丙烯酸酯PC与2-甲基四氢呋喃2-Me-THF按重量百分比1 : 2比例混合，锂盐为浓度0.9mol/L的LiC4F9S03， LiC4F9S03
使用前需经过高温处理；添加剂为高锰酸钾晶体，其用量为电解液总重量的2%。本实施例提供的上述磷酸铁锂离子电池的制备工艺如下
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用浓度为0.45mol/L的氢氧化钾溶液清洗正极集流体，用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取上述计量比的纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上；
(3) 负极材料的制备取上述计量比的钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；
(4) 正、负极片的制备将正负极片放置于真空烘箱中烘烤，并将其进行辊压，然后裁剪成合适的尺寸并碾压使得正负极极片，其中，真空干燥温度为100 200°C，烘烤时间为10~20h;
(5) 电解液的制备按上述的计量，先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
采用以上参数以及制备工艺，制成LFP37711P型电池，电池外径为110±0.2mm，高度为75士0.5mm，其电容量10Ah以上，内阻〈45Q，标准电压3.5V，放电倍率达到IOC，在1C循环寿命达到1000次以上，容量维持率为93.7%。
实施例3
本实施例提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，磷酸铁锂粉末中还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂的用量为正极材料总重量的94%;导电剂聚苯胺(PANi)，其用量为正极材料总重
量的1%;金属氧化物为八1203、 Mn02、 AgO、 Ti02中任两种的混合，其用量为正极材料总重量的2。/。；聚偏二氟乙烯的N-甲基吡咯垸酮溶液中聚偏二氟乙烯的含量为正极活性物质总重量的3%。
负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，负极材料包括负极活性物质钛酸锂，还包括负极导电剂和浆料，钛酸锂的用量为负极材料总重量的95%;负极导电
剂乙炔黑的用量为负极活性物质总重量的2%;浆料羧甲基纤维素钠的水溶液中羧甲基纤维
素钠的含量为负极材料总重量的3%，水的用量为正极材料总重量的1 1.5倍。
其中
正极集流体为铝箔，在使用前需用浓度为0.50mol/L的氢氧化钾溶液清洗；负极集流体为铜箔，在使用前用浓度为0.30mol/L的硫酸清洗。隔膜为三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜。
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂为碳酸二甲酯；锂盐为浓度1.2mol/L的LiBF4;添加剂为高锰酸钾晶体，其用量为电解液总重量的2.5%。本实施例提供的上述磷酸铁锂离子电池的制备工艺如下
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用浓度为0.50mol/L的氢氧化钾溶液清洗正极集流体，用浓度为0.30mol/L的硫酸清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取上述计量比的纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯垸酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上；
(3) 负极材料的制备取上述计量比的钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，
混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；
(4) 正、负极片的制备将正负极片放置于真空烘箱中烘烤，并将其进行辊压，然后裁剪成合适的尺寸并碾压使得正负极极片，其中，真空干燥温度为100 200°C，烘烤时间为10~20h;
(5) 电解液的制备按上述的计量，先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之
间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。采用以上参数以及制备工艺，制成的LFP 37711P型电池，电池外径为110±0.2mm，高度为75士0.5mm，其电容量lOAh以上，内阻〈45Q，标准电压3.5V，放电倍率达到IOC，在1C循环寿命达到1000次以上，容量维持率为94.2%。
实施例4
本实施例提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，磷酸铁锂粉末中还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂的用量为正极材料总重量的87%;导电剂为碳纳米管，其用量为正极材料总重量的1%;金属氧化物为入1203、 Mn02、 AgO、 1102中任两种的混合，其用量为正极材料总重量的9。/。；聚偏二氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中聚偏二氟乙烯的含量为正极活性物质总重量的3%。
负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，负极材料包括负极活性物质钛酸锂，还包括负极导电剂和浆料，钛酸锂的用量为负极材料总重量的93.8%;负极导电剂乙炔黑的用量为负极活性物质总重量的4.2%;桨料羧甲基纤维素钠的水溶液中羧甲基纤维素钠的含量为负极材料总重量的2%，水的用量为正极材料总重量的1 1.5倍。
其中
正极集流体为铝箔，在使用前需用浓度为0.60mol/L的氢氧化钾溶液清洗；负极集流体为铜箔，在使用前用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗。隔膜为三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜。
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂为碳酸丙烯酸酯与2-甲基四氢呋喃按重量百分比1.5: 1比例混合；锂盐为浓度1.0mol/L的LiN(CF3SO2)(CF3SO2)，该锂盐使用前需经过高温处理，添加剂为高锰酸钾晶体，其用量为电解液总重量的3%。
本实施例提供的上述磷酸铁锂离子电池的制备工艺如下
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用浓度为0.60mol/L的氢氧化钾溶液清洗正极集流体，用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取上述计量比的纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上；
(3) 负极材料的制备取上述计量比的钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；(4) 正、负极片的制备将正负极片放置于真空烘箱中烘烤，并将其进行辊压，然后裁剪成合适的尺寸并碾压使得正负极极片，其中，真空干燥温度为100 200°C，烘烤时间为10~20h;
(5) 电解液的制备按上述的计量，先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
采用以上参数以及制备工艺，制成的LFP 37711P型电池，电池外径为110±0.2mm，高度为75士0.5mm，其电容量10Ah以上，内阻〈45Q，标准电压3.5V，放电倍率达到IOC，在1C循环寿命达到1000次以上，容量维持率为93.6%。
实施例5
本实施例提供的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，磷酸铁锂粉末中还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂的用量为正极材料总重量的92%;导电剂为碳纳米管，其用量为正极材料总重量的1%;金属氧化物为八1203、 Mn02、 AgO、 丁102中任三种的混合，其用量为正极材料总重量的2。/。；聚偏二氟乙烯的N-甲基吡咯烷酮溶液中聚偏二氟乙烯的含量为正极活性物质总重量的5%。
负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，负极材料包括负极活性物质钛酸锂，还包括负极导电剂和浆料，钛酸锂的用量为负极材料总重量的91.3%;负极导电剂乙炔黑的用量为负极活性物质总重量的4.8%;浆料羧甲基纤维素钠的水溶液中羧甲基纤维素钠的含量为负极材料总重量的3.9%，水的用量为正极材料总重量的1 1.5倍。
其中-
正极集流体为铝箔，在使用前需用浓度为0.50mol/L的氢氧化钾溶液清洗；负极集流体为铜箔，在使用前用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗。隔膜为琼脂与纤维材料制成的纸质薄膜。
电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，有机溶剂为碳酸丙烯酸酯(PC)与硝基甲垸按重量百分比1.5 : 2比例混合；锂盐为浓度1.0mol/L的LiPF6;添加剂为高锰酸钾晶体，其用量为电解液总重量的2%。本实施例提供的上述磷酸铁锂离子电池的制备工艺如下
(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用浓度为0.5Omol/L的氢氧化钾溶液清洗正极集流体，用浓度为0.25mol/L的硫酸清洗负极集流体，吹干；
(2) 正极材料的制备取上述计量比的纳米磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上;
(3) 负极材料的制备取上述计量比的钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；
(4) 正、负极片的制备将正负极片放置于真空烘箱中烘烤，并将其进行辊压，然后裁剪成合适的尺寸并碾压使得正负极极片，其中，真空干燥温度为100 200°C，烘烤时间为10~20h;
(5) 电解液的制备按上述的计量，先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制备得电解液；
(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
采用以上参数以及制备工艺，制成的LFP37711P型电池，电池外径为110±0.2mm，高度为75士0.5mm，其电容量10Ah以上，内阻〈45Q，标准电压3.5V，放电倍率达到IOC，在1C循环寿命达到1000次以上，容量维持率为93.4%。
权利要求
1、一种负极涂覆钛酸锂的磷酸铁锂离子电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，负极包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，所述正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂粉末为87～94％，正极导电剂为1～2％，金属氧化物为2～9％，粘结剂为3～5％，其特征在于所述负极材料包括负极活性物质钛酸锂，所述钛酸锂中还混有负极导电剂和浆料，按重量百分含量计，钛酸锂为90～95％，负极导电剂为2～5％，浆料为2～5％。
2、 根据权利要求1所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述正极导电剂为碳纳 米管或聚苯胺中的一种或两种；所述金属氧化物为A1203、 Mn02、 AgO、 Ti02中的一种或 它们的混合；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯，所述聚偏二氟乙烯使用时溶于N-甲基吡咯烷酮 溶剂中。
3、 根据权利要求1所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述负极导电剂为乙炔 黑或导电石墨；所述浆料为羧甲基纤维素钠，所述羧甲基纤维素钠使用时溶于水中。
4、 根据权利要求l所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体为铝箔， 所述负极集流体为铜箔，所述正极集流体和负极集流体在使用前需经过清洗。
5、 根据权利要求4所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述正极集流体用碱液 清洗，所述碱液为氢氧化钾溶液，其浓度为0.4 0.6mol/L;所述负极集流体用酸液清洗， 所述酸液为硫酸溶液，其浓度为0.2 0.35mol/L。
6、 根据权利要求1所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述隔膜为具有微孔的 聚丙烯或聚乙烯或三层聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯复合薄膜或琼脂与纤维材料制成的纸质薄 膜。
7、 根据权利要求1所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括有^l溶 剂、锂盐和添加剂。
8、 根据权利要求7所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、2-甲基四氢呋喃、硝基甲垸中的一种或它 们的混合；所述锂盐为LiC104、 LiPF6、 LiBF4、 LiN(CxF2x+!S02)(CyF2ywS02)其中x、 y为 自然数、LiC4F9S03中的一种或它们的混合；所述添加剂为高锰酸钾。
9、 根据权利要求7所述的磷酸铁锂离子电池，其特征在于，所述锂盐的浓度为 0.9~1.5mol/L，所述添加剂的用量为电解液总重量的2~3%。
10、 一种权利要求l所述磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1) 正极集流体与负极集流体的清洗用碱液清洗正极集流体，用酸液清洗负极集流 体，吹干；(2) 正极材料的制备取磷酸铁锂粉末、金属氧化物和正极导电剂，置于粘结剂的N-甲基吡咯烷酮溶液中，混匀形成共聚物，涂覆于已清洗过的正极集流体上；(3) 负极材料的制备取钛酸锂和负极导电剂，置于浆料的水溶液中，混匀形成共聚 物，涂覆于已清洗过的负极集流体上；(4) 正、负极片的制备将正、负极烘干，辊压，然后裁剪并碾压制得正、负极片；(5) 电解液的制备先将锂盐高温处理，再溶于有机溶剂和添加剂的混合溶液中即制 备得电解液；(6) 磷酸铁锂电池的制备，按常规工艺将正、负极片置于电解液中，在正、负极片之 间设置隔膜，并安装上电池外壳即制备得磷酸铁锂电池。
全文摘要
本发明公开了一种负极涂覆钛酸锂的磷酸铁锂离子电池及其制备方法，磷酸铁锂离子电池包括正极、负极、隔膜、电解液和电池外壳，正极包括正极集流体和涂覆于其表面的正极材料，负极包括负极集流体和涂覆于其表面的负极材料，正极材料包括正极活性物质磷酸铁锂粉末，还含有正极导电剂、金属氧化物和粘结剂，按重量百分含量计，磷酸铁锂87～94％，正极导电剂1～2％，金属氧化物2～9％，粘结剂3～5％；负极材料包括负极活性物质钛酸锂，钛酸锂中还混有负极导电剂和浆料，按重量百分含量计，钛酸锂90～95％，负极导电剂2～5％，浆料2～5％；该电池容量大、循环性能优越、安全性能高、电导率高、可大电流放充电；该工艺成本低、简单易行。
文档编号H01M4/04GK101593847SQ200910040719
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者军 李, 海 金, 黄天候 申请人:东莞市天球实业有限公司;广东工业大学