磷酸铁锂锰锂电池及其制备方法与流程

本发明涉及磷酸铁锂锰锂电池领域，具体而言，涉及一种磷酸铁锂锰锂电池及其制备方法。

背景技术：

1、磷酸锰铁锂(lmfp)在业内被认为是升级版磷酸铁锂，是当前可行性相对较高的磷酸铁锂升级方案。此方案是在磷酸铁锂的基础之上掺杂一定的锰元素并调整其与铁的原子数量之比(锰铁比)以此提高材料的电压平台。磷酸锰铁锂(lmfp，limn1-xfexpo4)就是磷酸铁锂升级后的产品，其中x是锰铁比，其与磷酸铁锂和磷酸锰锂的性质相似，较三元材料有更好的热稳定性、化学稳定性及经济性，同时又比磷酸铁锂的能量密度更高。

2、当前，市场上主流的正极材料磷酸铁锂能量密度几乎已达上限，而磷酸锰铁锂有望打破瓶颈。目前，磷酸铁锂电池能量密度最高达161.27wh/kg，且近几年并无太大变化，磷酸锰铁锂因此发展起来。电池能量密度＝电池容量*电压平台/重量，磷酸铁锂电池的理论克容量为170mah/g，目前几乎已经到达极限，因此提高电压平台是提高能量密度的决定性因素。磷酸锰铁锂中锰的高电压特性，使得磷酸锰铁锂相比磷酸铁锂具备更高的电压平台，由此可打破目前磷酸铁盐材料电池能量密度上限。

3、磷酸锰铁锂相比磷酸铁锂具备高电压、高能量密度以及更好的低温性能。磷酸锰铁锂和磷酸铁锂理论容量相同，但磷酸铁锂的电压平台只有3.4v，而磷酸锰铁锂最高可达4.1v，且位于有机电解液体系的稳定电化学窗口，这也使磷酸锰铁锂具备更高的能量密度上限。而且当磷酸锰铁锂的实际容量与磷酸铁锂相同时，磷酸锰铁锂能量密度可以比磷酸铁锂提高15％。低温性能方面，磷酸锰铁锂在-20℃下容量保持率高达71％。

4、但磷酸锰铁锂是一款绝缘性材料，这种特性极大影响其导电性，从而影响其循环性能。同时上述磷酸锰铁锂在低温下锰元素的平台容量没有完全发挥，导致其低温性能较差。故本发明提供一种配方及制成工艺，制作出一种长循环超低温磷酸锰铁锂电池。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种磷酸铁锂锰锂电池，以解决现有的磷酸铁锂正极材料存在导电性差和低温电性能仍不理想的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，磷酸铁锂锰锂电池的制造方法包括：分别制备正极片和负极片；按照正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜的顺序层叠设置并卷绕形成电芯；向电芯中注入电解液，经化成、封口及分容后，得到磷酸铁锂锰锂电池，其中化成过程的温度为45～65℃，压力为负压。

3、进一步地，化成过程的压力为-65～90kpa。

4、进一步地，正极片的制备过程包括：将磷酸锰铁锂、第一导电剂及第一粘结剂混合制浆、涂布及分切，其中第一导电剂为sp和石墨烯的混合物，第一粘结剂为pvdf900与pvdf5130的混合物。

5、进一步地，第一导电剂中，sp和石墨烯的重量比为2～3:1。

6、进一步地，磷酸锰铁锂、第一导电剂及第一粘结剂的重量比为95％～96％：1.5％～2.0％：2.5％～3.0％。

7、进一步地，负极片的制备过程包括：将石墨、第二导电剂及第二粘结剂混合制浆、涂布及分切，其中第二导电剂为sp，粘结剂为水性丁苯橡胶。

8、进一步地，负极片的制备过程的制浆过程中还包括加入增稠剂，优选增稠剂为羟甲基羧酸钠。

9、进一步地，石墨、增稠剂、第二导电剂及第二粘结剂的重量比为96％～96.5％：1.0％～1.1％：0.8％～1.0％：1.5％～1.8％。

10、进一步地，正极片的涂布密度为330～350g/m2，负极片的涂布面密度为155～165g/m2。

11、本申请的第二方面还提供了一种磷酸铁锂锰锂电池，磷酸铁锂锰锂电池采用本申请提供的制备方法制得。

12、应用本发明的技术方案，上述制备方法中，通过圆形卷绕结构保证正负极紧密贴合，保证锂离子穿梭阻碍力小；同时在特定的高温下进行负压化成保证副反应充分反应，从而降低因后续副反应反应不充分，产气量多导致其电性能下降的风险。在此基础上，采用上述方法制得的磷酸铁锰锂电池具有较为优异的电化学循环性能和耐低温性。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述磷酸铁锂锰锂电池的制造方法包括：

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述化成过程的压力为-65～90kpa。

3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述正极片的制备过程包括：将磷酸锰铁锂、第一导电剂及第一粘结剂混合制浆、涂布及分切，其中所述第一导电剂为sp和石墨烯的混合物，所述第一粘结剂为pvdf900与pvdf5130的混合物。

4.根据权利要求3所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述第一导电剂中，sp和石墨烯的重量比为2～3:1。

5.根据权利要求3或4所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂、所述第一导电剂及所述第一粘结剂的重量比为95％～96％：1.5％～2.0％：2.5％～3.0％。

6.根据权利要求3或4所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述负极片的制备过程包括：将石墨、第二导电剂及第二粘结剂混合制浆、涂布及分切，其中所述第二导电剂为sp，所述粘结剂为水性丁苯橡胶。

7.根据权利要求6所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述负极片的制备过程的制浆过程中还包括加入增稠剂，优选所述增稠剂为羟甲基羧酸钠。

8.根据权利要求7所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述石墨、所述增稠剂、所述第二导电剂及所述第二粘结剂的重量比为96％～96.5％：1.0％～1.1％：0.8％～1.0％：1.5％～1.8％。

9.根据权利要求3或4所述的磷酸铁锂锰锂电池的制造方法，其特征在于，所述正极片的涂布密度为330～350g/m2，所述负极片的涂布面密度为155～165g/m2。

10.一种磷酸铁锂锰锂电池，其特征在于，所述磷酸铁锂锰锂电池采用权利要求1至9中任一项所述制备方法制得。

技术总结
本发明提供了一种磷酸铁锂锰锂电池及其制备方法。磷酸铁锂锰锂电池的制造方法包括：分别制备正极片和负极片；按照正极片、第一隔膜、负极片和第二隔膜的顺序层叠设置并卷绕形成电芯；向电芯中注入电解液，经化成、封口及分容后，得到磷酸铁锂锰锂电池，其中化成过程的温度为45～65℃，压力为负压。通过圆形卷绕结构保证正负极紧密贴合，保证锂离子穿梭阻碍力小；同时在特定的高温下进行负压化成保证副反应充分反应，从而降低因后续副反应反应不充分，产气量多导致其电性能下降的风险。在此基础上，采用上述方法制得的磷酸铁锰锂电池具有较为优异的电化学循环性能和耐低温性。

技术研发人员：余康旭,周若,赵苗苗,郑嘉梓,林琪,陈林杰
受保护的技术使用者：格力钛新能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16