专利名称：一种避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法
技术领域：
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种以磷酸锂铁为正极材料制成的电池在隔 膜上产生黑点的方法。
背景技术：
随着汽车保有量的增加，汽车污染问题日益严重。据OICA的统计，汽车尾气排放 已占据全球CO2排放总量的15.9%。若汽车尾气排放不能得到有效控制，这一数据恐将继 续变大。另外，随着世界经济的发展，国际石油价格近几年波动剧烈，加之未来石油资源的 预期减少，石油已经成为世界经济发展的瓶颈。出于保护环境的长远需要，以及降低石油资 源的消耗，新能源汽车成为汽车行业新的发展方向。据研究认为，中国可以通过大力采用电 动汽车技术，将汽油需求减少70 %，从而减少30 40 %的石油进口，并将中国的石油自给 率从20%提高到将近三分之一；同时，使用电动力汽车还可以带来每年1.65亿吨CO2的减 排潜力。对于新能源汽车产业，可插电式混合动力汽车或纯电动力汽车将成为下一阶段新 能源汽车的主流，而动力电池则是当前新能源汽车技术和成本上的最大瓶颈。人类50多 年来的二次电池产业，因材料不同而不断进步，从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池到锂电池， 而锂电池也因正极材料的演进(负极皆为碳)而有锂镍、锂钴、锂锰及磷酸锂铁(又名磷酸 铁锂)电池(LiFePO4,简称锂铁电池)。目前汽、机车等大都使用铅酸电池，较大的品牌有 YUASA、GS、统力、AC Delco等；就连现阶段太阳能电池，主要也是以铅酸储存太阳光能转换 的电能，但其因具环保问题而必须回收，应用受限。至于手持式电子3C产品如笔记本电脑、 手机、数字相机、PDA等，则以锂钴、锂镍或锂锰电池为主，但其体积、电流较小，并且还常有 过热或爆炸等安全性问题，更无法使用于有高电流需求的车辆上。在上述现有技术的电池材料中，磷酸铁锂具有高能量密度、高功率密度、长寿命 (与车同寿命)、宽工作温度范围、高安全性与可靠性、低成本、环保无污染等性能，以其为 正极材料制成的磷酸锂铁电池具有无污染、耐高温、高电容量等优点，未来可望逐渐取代铅 酸、镍镉、镍氢等电池，应用范围更扩及太阳能、风力发电储能系统，以及汽车、机车、电动脚 踏车、高尔夫球车及电动工具机上。但目前市场上的磷酸铁锂材料中普遍都含有一定量的 单质铁和三价铁离子或含其中的一种，而利用这种类型的材料制成电池，会导致电池隔膜 上产生黑点(主要成分为铁元素)，而黑点一旦刺穿隔膜，就会极大地造成电池的性能和安 全性能下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，以解决现有技 术中以磷酸锂铁为正极材料制成的电池在隔膜上产生黑点从而影响电池性能及安全的缺 陷。为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点
3的方法，该方法包括在制作电池正极之前，对磷酸锂铁原材料进行磁性分选，以消除其中 的单质铁和/或三价铁离子。上述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法中，所述进行磁性分选的磁性范围为 8000 20000 高斯。上述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法中，所述进行磁性分选的具体方法为 磁棒分选或磁性筛网分选。上述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法中，所述进行磁性分选的具体方式为 永磁法或电磁铁法。本发明的技术方案是在制作磷酸锂铁正极材料的过程中对原材料进行磁选分选， 以消除磷酸锂铁正极材料中的单质铁和/或三价铁离子，进而达到避免制成的电池隔膜上 产生黑点的目的，方案简单实用，能够大大提高磷酸锂铁电池的性能及安全性。
图1为本发明的方法实施例一中正常负极面的能谱仪分析数据结果示意图；图2为本发明的方法实施例一中正常负极面的能谱仪分析图像结果示意图；图3为本发明的方法实施例一中隔膜负极面上黑点的能谱仪分析数据结果示意 图；图4为本发明的方法实施例一中隔膜负极面上黑点的能谱仪分析图像结果示意 图；图5为图1与图3的分析数据结果对比示意图。
具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。为更好理解本发明的实际效果，以下实施例一、二均通过将采用本发明方法与现 有技术方法对比来进行说明。实施例一首先，称取两份20公斤的磷酸铁锂材料A和B，在制作电池电芯正极之前，将材料 A通过8000高斯的磁性分选设备，具体方式为永磁法；而材料B则按现有技术不进行任何 处理，为普通的磷酸铁锂材料。然后，将材料A和B按同样的配方、辅材及工艺制作成18650电芯。再分别从以材 料A和B为基材制作的电芯中任意取出50个，在2. OV 4. 2V的电压范围内，按0. 5C对这 100个18650电芯进行充放电循环实验，循环次数为100次。最后，拆开这100个经过100次充放电循环的18650电芯。通过对隔膜进行逐一 现场观察可以明显发现，由未经过磁性分选的材料B所制作的每一个电芯隔膜的负极面都 有十到几十个黑点，而由经过磁性分选的材料A所制作的电芯隔膜都非常干净，看不到任 何黑点。关于黑点的成因分析如下，请参考图1 4所示其中，图1 2分别为利用能谱 仪(EDS)对无黑点的正常负极面进行分析所得的数据结果示意图及图像结果示意图，从成 分分析结果可知，正常的负极面是不含铁元素的；图3 4则分别为实施例一中材料B所制作的电芯隔膜负极面上黑点的能谱仪(EDS)分析数据结果示意图及图像结果示意图。从以 上的成分分析结果可知，隔膜负极面黑点比正常负极面多了 4. 49%的Fe元素，而其他成分 C、0、F、P、S等元素则基本相同，无太大的差别。为更直观的表现比较结果，图5对图1及 图3的EDS分析数据结果进行了综合显示。综上所述，隔膜负极面上黑点的主要成分可以 断定为铁元素，这样一旦隔膜刺穿，将大大地降低锂电池的安全性和电性能。再回到上述本发明实施例一可知，经过磁性分选机的材料A所制作的电芯隔膜非 常干净，看不到任何黑点，从而能够大大地提高电池的安全性能和电性能。实施例二首先，称取两份20公斤的磷酸铁锂材料C和D，在制作电池电芯正极之前，将材料 C通过12000高斯的磁性分选设备，具体方式为电磁铁法；而材料D则按现有技术不通过磁 性分选设备，为普通的酸铁锂材料。之后的方法与上述实施例一相同，同样将材料C、D制作成18650电芯并同样对电 芯进行循环试验，此处不再加以赘述。最后得出的结果也与实施例一相同，由未经过磁性分选的材料D所制作的电芯隔 膜负极面都有十到几十个黑点，而由经过磁性分选的材料C所制作的电芯隔膜都非常干 净，看不到任何黑点。综上所述可得出结论，本发明的技术方案通过在制作磷酸锂铁正极材料的过程中 对原材料进行磁选分选，从而消除磷酸锂铁正极材料中的单质铁和/或三价铁离子，进而 达到避免制成的电池隔膜负极面上产生黑点的目的，能够大大提高磷酸锂铁电池的性能及 安全性，而且方案简单实用，成本较低。以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员 能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。
权利要求
一种避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，其特征在于，该方法包括在制作电池正极之前，对磷酸锂铁原材料进行磁性分选，以消除其中的单质铁和/或三价铁离子。
2.如权利要求1所述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，其特征在于，所述进行 磁性分选的磁性范围为8000 20000高斯。
3.如权利要求1所述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，其特征在于，所述进行 磁性分选的具体方法为磁棒分选或磁性筛网分选。
4.如权利要求1所述避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，其特征在于，所述进行 磁性分选的具体方式为永磁法或电磁铁法。
全文摘要
本发明涉及一种避免磷酸锂铁电池隔膜产生黑点的方法，该方法包括在制作电池正极之前，对磷酸锂铁原材料进行磁性分选，以消除其中的单质铁和/或三价铁离子。本发明的技术方案是在制作磷酸锂铁正极材料的过程中对原材料进行磁选分选，以消除磷酸锂铁正极材料中的单质铁和/或三价铁离子，进而达到避免制成的电池隔膜上产生黑点的目的，方案简单实用，能够大大提高磷酸锂铁电池的性能及安全性。
文档编号B03C1/02GK101869869SQ20091011525
公开日2010年10月27日 申请日期2009年4月26日 优先权日2009年4月26日
发明者丁建民 申请人:丁建民