一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法与流程

1.本发明属于电池技术领域，具体为一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法。


背景技术：

2.锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流，同时对电池的电性能、安全性能，所需的要求更高。
3.现有的磷酸铁锂电池结构组成为正极磷酸铁锂和负极石墨或硅碳材料其任意一种，在低温环境下，石墨嵌锂速度降低，大量的锂堆积在负极,锂枝晶也随着增长积垒，容易产生极化现象从而降低电池容量，降低电池寿命，使磷酸铁锂电池存在一定的安全隐患问题。


技术实现要素：

4.本发明目的是提供一种电池制备方法以提高磷酸铁锂电池的低温性能。
5.为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，包括如下步骤：
7.步骤一，制备正极：正极活物为磷酸铁锂，按质量比将80％的磷酸铁锂、4.5％的粘结剂、10％的溶剂以及5.5％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成正极浆料，将正极浆料过滤后涂布在12-15μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成260-262μm的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的正极极片；
8.步骤二，制备负极：负极活物为复合钛酸锂，按质量比将80％的复合钛酸锂、5％的粘结剂、0.2％的草酸、9％的溶剂以及5.8％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成负极浆料，将负极浆料过滤后涂布在厚度12-15μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成260-262μm的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的负极极片；
9.步骤三，电池制备：将正极极片、负极极片同隔离膜进行卷绕，采用负包正、全极耳卷绕的方式得到裸电芯，在裸电芯两端分别焊接上正极连接片和负极连接片，装入壳体；在正、负极两端焊接上盖板，将正、负极盖板与壳体进行密封焊接，制成单体电芯；将单体电芯依次进行真空烘烤、高压注液、高温静置、高温化成、密封封口及容量分类制备成单体电池。
10.进一步地，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维中的一种或几种，上述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
11.进一步地，步骤三所述隔离膜为pp、pe材质其中的任意一种。
12.进一步地，步骤三中真空烘烤时间不低于36h,高温静置的温度为55℃，且静置时间不低于72h，密封封口为通过弗胶塞对单体电芯的注液口进行密封。
13.本发明有益效果：
14.本发明中正极极片、负极极片在涂布时均使用涂炭铝箔，使极片材料一致，减少极化现象，提高功率性能，通过设置以复合钛酸锂为主的负极活性物质，在低温状态下，锂离
子发生的嵌入与脱出时的速率不会有太大的变化，避免锂离子沉积在负极上，有效的提高了磷酸铁锂电池的充放电效率，也提高了磷酸铁锂电池的低温性能及倍率性能。
附图说明
15.电池制成后相同电池取三只进行各项测试：
16.图1为本发明制成的电池循环曲线图：
17.图2为本发明制成的电池低温曲线图：
18.图3为本发明制成的电池充电倍率曲线图：
19.图4为本发明制成的电池放电倍率曲线图：
具体实施方式
20.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
21.实施例：
22.一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法：
23.步骤一，制备正极：正极活物为磷酸铁锂，按质量比将80％的磷酸铁锂、4.5％的聚偏氟乙烯粘结剂、10％的n-甲基吡咯烷酮溶剂以及5.5％的导电炭黑进行真空混合搅拌，分散均匀制成正极浆料，将正极浆料过滤后涂布在14μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成261μm
±
1μm的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的正极极片；
24.步骤二，制备负极：负极活物为复合钛酸锂，按质量比将80％的复合钛酸锂、5％的聚偏氟乙烯粘结剂、0.2％的草酸、9％的n-甲基吡咯烷酮溶剂以及5.8％的导电炭黑进行真空混合搅拌，分散均匀制成负极浆料，将负极浆料过滤后涂布在厚度14μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成261μm
±
1μm的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的负极极片；
25.步骤三，电池制备：将正极极片、负极极片同隔离膜进行卷绕，采用负包正、全极耳卷绕的方式得到裸电芯，在裸电芯两端分别焊接上正极连接片和负极连接片，装入壳体；在正、负极两端焊接上盖板，将正、负极盖板与壳体进行密封焊接，制成单体电芯；将单体电芯依次进行真空烘烤，烘烤时间36h，然后进行高压注液，然后高温静置，静置温度为55℃，然后进行高温化成，然后通过弗胶塞对单体电芯的注液口进行密封，最后根据容量分类制备成单体电池。
26.表1：本方法配比生产后3支电池的常温循环数据
27.序号初始容量(ah)循环次数(周)实际容量(ah)保持率(％)样120.45136020.4199.8样220.57135720.4999.6样320.65136120.5399.4
28.结合表1和图1，本发明生产的磷酸铁锂电池在1300周左右的循环充放电过程中，电池容量保持率＞95％，表明电池的循环寿命较长。
29.表2：本方法配比生产后3支电池的低温放电数据
30.序号初始容量(ah)实际容量(ah)保持率(％)样120.4513.92168.6样220.5713.96567.4样320.6513.87367.1
31.结合表2和图2，本发明生产的磷酸铁锂电池在-40℃低温环境中放电，电池容量保持率＞65％，表明电池可在低温环境中持续工作。
32.表3：本方法配比生产后3支电池的5c倍率充电数据
33.序号初始容量(ah)5c实际充电容量(ah)保持率(％)样120.4520.000197.8样220.5720.199798.2样320.6520.25798.1
34.结合表3和图3，本发明生产的磷酸铁锂电池在高倍率(5c倍率)充电过程中，电池充电容量保持率＞95％，表明电池可在大电流充电的场景中应用，可持续工作，有效地节省储能电池的充电时间。
35.表4：本方法配比生产后3支电池的5c倍率放电数据
36.序号初始容量(ah)5c实际放电容量(ah)保持率(％)样120.4520.16398.6样220.5720.30298.7样320.6520.73100.4
37.结合表4和图4，本发明生产的磷酸铁锂电池在高倍率(5c倍率)放电过程中，电池放电容量保持率＞95％，表明电池可以在大电流放电的场景中应用，如可作为汽车的启停电源、电网调频等，有效地节省时间。


技术特征：
1.一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，制备正极：正极活物为磷酸铁锂，按质量比将80％的磷酸铁锂、4.5％的粘结剂、10％的溶剂以及5.5％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成正极浆料，将正极浆料过滤后涂布在12-15μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成260-262um的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的正极极片；步骤二，制备负极：负极活物为复合钛酸锂，按质量比将80％的复合钛酸锂、5％的粘结剂、0.2％的草酸、9％的溶剂以及5.8％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成负极浆料，将负极浆料过滤后涂布在厚度12-15μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成260-262um的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的负极极片；步骤三，电池制备：将正极极片、负极极片同隔离膜进行卷绕，采用负包正、全极耳卷绕的方式得到裸电芯，在裸电芯两端分别焊接上正极连接片和负极连接片，装入壳体；在正、负极两端焊接上盖板，将正、负极盖板与壳体进行密封焊接，制成单体电芯；将单体电芯依次进行真空烘烤、高压注液、高温静置、高温化成、密封封口及容量分类制备成单体电池。2.根据权利要求1所述的一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、导电石墨、碳纤维中的一种或几种，上述粘结剂为聚偏氟乙烯，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。3.根据权利要求1所述的一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，步骤三所述隔离膜为pp、pe材质其中的任意一种。4.根据权利要求1所述的一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，步骤三中真空烘烤时间不低于36h,高温静置的温度为55℃，且静置时间不低于72h，密封封口为通过弗胶塞对单体电芯的注液口进行密封。

技术总结
一种储能用磷酸铁锂电池的制备方法，步骤一，制备正极：正极活物为磷酸铁锂，按质量比将80％的磷酸铁锂、4.5％的粘结剂、10％的溶剂以及5.5％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成正极浆料。步骤二，制备负极：负极活物为复合钛酸锂，按质量比将80％的复合钛酸锂、5％的粘结剂、0.2％的草酸、9％的溶剂以及5.8％的导电剂进行真空混合搅拌，分散均匀制成负极浆料。分别将正极浆料、负极浆料过滤后涂布在厚度12-15μm的涂炭铝箔上，经过干燥、烘干后形成260-262um的极片带，再进行辊压、分切成所需幅宽的负极极片；步骤三，电池制备：将正极极片、负极极片同隔离膜进行卷绕，焊接连接片，装入壳体，焊接上盖板，制成单体电芯，将单体电芯制备成单体电池。制备成单体电池。制备成单体电池。


技术研发人员：涂巧华 高峰 张要枫 赵冬梅
受保护的技术使用者：湖北钛时代新能源有限公司
技术研发日：2022.10.08
技术公布日：2022/12/23