一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁 锂锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 近年来随着电动汽车（EV)产业蓬勃发展，磷酸铁锂锂离子电池作为动力电池成为 主流，因此磷酸铁锂锂离子电池的需求量增长迅速，对磷酸铁锂锂离子电池也提出了更为 苛刻的要求，电动汽车能力来源于电池组，电池组由多个单体电池通过串联和并联方式组 成，它要求单体电池具备一致性好，体积小、能量密度高、重量轻、循环寿命长、安全性高和 环境友好等优点。另一方面，电动汽车对磷酸铁锂离子电池的剩余电量估计精度要求不断 提高，准确估计剩余电量可以提高电池组安全性、延长电池组寿命等，但由于磷酸铁锂锂离 子电池的充放电曲线是一个平坦的平台，因此其剩余电量与电压呈非线性关系，通过简单 的电压测量方法很难准确估算其剩余电量。
[0003] 为此人们进行了许多研究，如通过电子电路和各种剩余电量估计算法组成电池剩 余电量估计系统来预测磷酸铁锂电池的充放电曲线与电压的非线性关系，用于估算电池的 剩余电量。例如中国发明专利号（CN 204030731 U)公开了一种基于卡尔曼滤波算法的移 动储能电站电池管理系统，该系统包括：采集板：完成电池组信息的实时采集，并将结果反 馈给主控板；主控板：主控板将采集板上传的各电池组相关数据进行分析、存储并显示，同 时对电池组总体电压电流及当前电量进行测算，并通过冗余CAN总线通信模块对下层单体 电池进行充放电管理和控制；CAN总线通信模块：总个系统的通信媒介，所述CAN总线通信 模块设有2套总线。均衡模块：通过主控板的控制，实现各电池之间使用量的均衡；显示模 块：连接主控模块，显示模块主要用于提供用户查看系统运行状态数据，向用户提供报警提 示和系统参数设定功能。
[0004] 上述方法虽然能提高剩余电量估计精度，但存在电子电路复杂、开发成本高、可靠 性差的问题。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是针对现有的磷酸铁锂离子电池剩余电量估计系统存 在电子电路复杂、开发成本高、可靠性差等问题，而提供一种具有电量耗尽预警功能的磷酸 铁锂锂离子电池，该电池通过更简单可靠的电子电路测量特征的预警平台电压，准确地提 供电量耗尽预警，而且能在预警后仍剩下一定的容量供应急使用。
[0006] 为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案： 一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池，包括正极材料、负极材料、导电 剂、粘结剂、正极片、负极片、隔膜、电解液和壳体，与现有技术不同的是： 所述正极材料包括以磷酸铁锂为主的正极活性物质及以钒酸锂为预警的辅助正极活 性物质，其中磷酸铁锂的重量比含量是50%_80%，钒酸锂的重量比含量是15%_45% ; 所述导电剂的重量比含量是I. 5%~10% ; 所述粘结剂的重量比含量是3%~10%。
[0007] 作为优选，所述负极材料为人工石墨、天然石墨、中间相炭微球的一种；或者上述 几种材料混合而成。
[0008] 作为优选，所述导电剂为碳纳米管、乙炔黑、鳞片石墨或导电炭黑中的一种；或上 述多种材料混合而成。
[0009] 作为优选，所述粘结剂是聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠中的一种；或上 述多种材料混合而成。
[0010] 所述正极片是将上述粘结剂与溶剂甲基吡咯烷酮配成溶液，加入导电剂，分散后 加入活性材料磷酸铁锂和辅助正极材料钒酸锂混合成浆料，在铝箱上涂布而成。
[0011] 所述负极片为用增稠剂和去离子水配置成胶液，加入导电剂，再加入负极材料和 粘结剂，混合成衆料，在铜箱上涂布而成。
[0012] 作为优选，所述正极片、隔膜和负极片依次叠放并采用叠片式结构或卷绕式结构 组成卷芯。
[0013] 作为优选，所述壳体为铝塑复合膜、铝壳或者钢壳。
[0014] 本发明与现有技术相比，制作出的具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池 拥有双放电平台，可提供耗尽预警电压，在无需软件支持的情况下，通过更简单可靠的电子 电路测量特征电压平台即可准确提供电量耗尽预警，而且能在预警后仍剩下一定的容量供 应急使用，从根本上克服了传统方法中的电子电路复杂、开发成本高、可靠性差的问题；而 且本发明制作过程简单，成本低，电量耗尽预警准确。
【附图说明】
[0015] 图1是本发明的具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池的充放电曲线图。
【具体实施方式】
[0016] 下面以具体实施例对本发明所述具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池 进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
[0017] 实施例1 本实施例描述的一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池，以磷酸铁锂为主 的正极活性物质，磷酸铁锂的克比容量为160mAh /g，首次效率为98%;以钒酸锂为预警功 能的辅助正极活性物质，钒酸锂的添加量占正极活性物质的15%，且钒酸锂与正极活性物质 为物理混合；以天然石墨负极材料，克比容量360mAh /g，首次效率95%。
[0018] 其中，正极极片的制作是先将粘结剂与溶剂甲基吡咯烷酮配成溶液，加入导电剂， 分散后加入活性材料磷酸铁锂和辅助正极材料钒酸锂混合成浆料，正极材料中粘结剂：导 电剂：活性物质（包括磷酸铁锂和钒酸锂）的质量百分比为：1. 5 wt% :3. 0 wt% :95. 5 wt%， 然后在16um的铝箱上涂布出极片，并辊压分切制成正极极片，压实密度2. 2g / cm3;负极极 片的制作是先将增稠剂去离子水配置成胶液，加入导电炭黑分散好，再加入活性材料人造 石墨，最后加粘结剂，混合成浆料，负极材料中粘结剂：导电剂：活性物质的质量百分比为： 2 wt% :1. 5 wt% :96. 5 wt%，在8um的铜箱上涂布出极片，负极片压实密度I. 5g/cm3;将以上 制作好的正极片和负极片用隔膜(厚度为16 ym)分隔。
[0019] 本实施例采用的电池型号为524482,容量为2000mAh，采用卷绕式结构。
[0020] 对上述制得的锂离子电池以0. 5C电流对其进行充放电测试以及容量测试，结果 显示，该电池的理论容量为2000 mAh，该电池实际发挥容量为2025mAh。
[0021] 对上述制得的锂离子电池分别进行针刺安全试验、高处跌落试验、模拟振动台试 验以及挤压试验，所有试验过程中电池均无爆炸、无起火现象。
[0022] 对比例：正极采用磷酸铁锂，负极使用人造石墨，隔膜使用16 um单层聚乙烯隔 膜，常规制作的电池。
[0023] 本发明所得的一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池与对比例性能 对比如下：
实施例2 本实施例描述的一种具有电量耗尽预警功能的磷酸铁锂锂离子电池，以