一种锂电池及其制备方法与流程

本发明涉及锂电池制备，具体涉及一种锂电池及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池是目前广泛应用于便携式电子设备和电动汽车等领域的高性能储能设备。其中，锂离子电池正极材料的性能对电池的性能具有重要影响。高压实磷酸锰铁锂作为一种新型锂离子电池正极材料，具有成本低、安全性高，且具有高电压、大倍率放电特性优良等优点，因此受到了行业及科研界广泛关注。

2、然而，现有的磷酸铁锰锂电池在使用过程中可能会出现锰离子溶出的问题，从而影响到磷酸铁锰锂电池的使用性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种锂电池及其制备方法。

2、本发明的技术解决方案如下：

3、一种锂电池的制备方法，包括以下步骤：

4、制备正极片、负极片；

5、其中所述正极片的活性涂层包括：磷酸锰铁锂94％～96％，聚合物粘结剂2％～4％，导电添加剂1.0％～3.0％，分散剂0.1％～0.5％、镍酸锂2％～3％，

6、所述磷酸锰铁锂的mn/fe比为5:5～3:7；

7、将制备得到的正极片、负极片与隔膜进行卷绕，组装、烘烤、注入电解液，化成，封口，制得。

8、优选地，所述磷酸锰铁锂的制备方法：

9、s1：将a铁锰氧化物前驱体和b铁锰氧化物前驱体混合，然后加入磷酸二氢锂、复合有机碳源、以及含有ti4+、v5+、mg2+一种或多种构成的高价阳离子化合物添加剂，继续加入水混匀，得到预混料；

10、s2：对预混料进行研磨，得到研磨料；

11、s3：采用喷雾造粒的方法对研磨料进行造粒包覆，得到包覆料；

12、s4：对包覆料进行烧结，烧结结束后在惰性氛围下进行气流粉碎整形，得到粉料。

13、优选地，步骤s1中，a铁锰氧化物前驱体的d50粒径为2μm～4μm，b铁锰氧化物前驱体d50粒径为1μm～2μm。

14、优选地，步骤s1中，所述复合有机碳源包括葡萄糖和peg的混合物。

15、优选地，步骤s1中，所述高价阳离子化合物添加剂包括二氧化钛、氧化镁、钛酸四丁酯的混合物。

16、优选地，所述正极片单面载量为160～180g/m2，压实密度为2.20～2.40g/cc。

17、优选地，所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂；

18、所述锂盐包括：双氟磺酰亚胺锂盐和六氟磷酸锂；

19、所述有机溶剂包括：碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯；

20、所述添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸锂以及三(三甲基硅基)磷酸酯。

21、优选地，所述化成采用4.2v满电小电流阶梯化成工艺，具体为在电流a1下充电m1％，电流a2下充电m2％，电流a3下充电m3％；其中a3＜a1＜a2，m3＜m1＜m2。

22、本发明还公开了一种锂电池，采用任一所述的制备方法制得。

23、进一步地，所述充电电压为4.2v-4.25v。

24、本发明的有益效果是：

25、(1)本发明的一种锂电池，采用改性的磷酸锰铁锂，优化mn/fe比(5:5～3:7)粒度大小更加均匀，碳包覆效果好，减少了锰离子溶出的可能性，从而提高电池的性能。

26、(2)本发明的一种锂电池，通过降低正极片单面载量至160～180g/m2，压实降低至2.20～2.40g/cc，提高了极片孔隙率和极片柔韧性，同时低载量减少了锂离子迁移路径、pvdf上浮，改善了导电剂分布包覆的均匀性，降低了极片电阻率、提高了倍率性能和降低电池温升，电池低阻抗保证了循环稳定的动力学性能。

27、(3)本发明的一种锂电池的制备方法，从溶剂、锂盐、添加剂三个方向优化电解液配方。溶剂组成主要考虑匹配磷酸锰铁锂的高温较差，选用了高温性能较好的dec，成膜添加剂加入了vc，dtd降低了负极sei膜的阻抗从而降低电池的整体阻抗，ps促进正极成膜性能，抑制锰离子的溶出和岐化反应，lipo2f2参与形成温度的sei膜，本身结构比较稳定，不易分解，复配tmsp利于高温循环性能。

28、(4)本发明的一种锂电池的制备方法，采用高温化成4.2v满电小电流阶梯化成工艺，成膜效率更好，加速产气形成均匀致密的sei膜，减小固液界面阻抗。

29、(5)本发明的一种锂电池的制备方法，通过添加阴极补锂添加剂(镍酸锂)提升寿命，其能够弥补化成sei成膜期间活性锂损失，提高容量发挥，同时循环过程中有利于极化和阻抗降低，lno锂离子不断补充修复负极sei膜，保护界面，减少副反应，从而延缓容量衰减，显著提高长期循环寿命。

30、(6)本发明的一种锂电池的制备方法，磷酸锰铁锂在4.3v满充态，极化和电池阻抗很大，大电流循环倍率下锰溶出和负极锰沉积加剧破坏sei膜，而降低电压值4.2v～4.25v，可有效降低电池阻抗，提升循环寿命。

技术特征：

1.一种锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂的制备方法：

3.根据权利要求2所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，步骤s1中，a铁锰氧化物前驱体的d50粒径为2μm～4μm，b铁锰氧化物前驱体d50粒径为1μm～2μm。

4.根据权利要求2所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述复合有机碳源包括葡萄糖和peg的混合物。

5.根据权利要求2所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述高价阳离子化合物添加剂包括二氧化钛、氧化镁、钛酸四丁酯的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，所述正极片单面载量为160～180g/m2，压实密度为2.20～2.40g/cc。

7.根据权利要求1所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂；

8.根据权利要求1所述的一种锂电池的制备方法，其特征在于，所述化成采用4.2v满电小电流阶梯化成工艺，具体为在电流a1下充电m1％，电流a2下充电m2％，电流a3下充电m3％；其中a3＜a1＜a2，m3＜m1＜m2。

9.一种锂电池，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述的制备方法制得。

10.根据权利要求9所述的锂电池，其特征在于，所述充电电压为4.2v-4.25v。

技术总结
本发明公开了一种锂电池及其制备方法，涉及锂电池领域，包括以下步骤：制备正极片、负极片；其中所述正极片的活性涂层包括：磷酸锰铁锂94％～96％，聚合物粘结剂2％～4％，导电添加剂1.0％～3.0％，分散剂0.1％～0.5％、镍酸锂2％～3％，所述磷酸锰铁锂的Mn/Fe比为5:5～3:7；将制备得到的正极片、负极片与隔膜进行卷绕，组装、烘烤、注入电解液，化成，封口，制得，本发明获得的锂电池，降低了极片电阻率、提高了倍率性能和降低电池温升，电池低阻抗保证了循环稳定的动力学性能。

技术研发人员：何涛斌,周鹏,孙玉龙,谭永鑫,郭娜娜,徐小明,白科,谢爱亮,姚海飞,陈富源
受保护的技术使用者：江西安驰新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17