软包磷酸铁锂电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种锂电池，具体说涉及一种磷酸铁锂电池及磷酸铁锂电池的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着传统非再生能源的不断减少及环境问题的日益恶化，人类对新能源的研究和开发越来越迫切。锂离子电池以其高能量密度、高能量效率、环境友好性等优点成为近年来的研究热点之一。
[0003]以正极材料区分，锂离子电池分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池、磷酸铁锂电池等，其中，钴酸锂电池在便携式电子产品领域占据主要地位；磷酸铁锂电池以其结构稳定、无污染、安全性好、寿命长等优点，在大型动力电池及储能领域前景广阔。因纯电动汽车、混合动力汽车、电动工具等对电池的倍率性能都有较高的要求，现有的磷酸铁锂电池因倍率低而无法满足使用要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种软包磷酸铁锂电池，其倍率大大提高。
[0005]本发明的另一目的是提供一种软包磷酸铁锂电池的制备方法，采用该方法制备的锂电池其倍率放电性能大大提高。
[0006]为了实现上述目的，本发明的技术解决方案为:一种软包磷酸铁锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳，正极包括正极极耳、正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，负极包括负极极耳、负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，所述正极集流体为薄板状基材，所述薄板状基材的两侧面上均分布有翻边凹坑，所述负极集流体为薄板状基材，所述负极的薄板状基材的两侧面上均分布有翻边凹坑。
[0007]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述正极材料包括含Mg2+的磷酸铁锂、导电剂、粘结剂，其中含Mg2+的磷酸铁锂含量为85-92 %，导电剂为碳黑导电剂或石墨导电剂，含量为2-5%，粘结剂为聚偏氟乙稀，含量为3-10%，上述含量为重量百分比含量。
[0008]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述负极材料包括活性物质、导电剂、丁苯橡胶，其中活性物质含量为90-95 %，导电剂含量为1-3 %，丁苯橡胶含量为2-7 %，上述含量为重量百分比含量。
[0009]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述活性物质为中间相炭微球或石墨或钛酸锂或硅碳化合物，所述导电剂为碳黑导电剂或石墨导电剂，所述正极的薄板状基材为铝基材，所述负极的薄板状基材为铜基材或镍基材或铜镍合金基材。
[0010]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述正极的薄板状基材的厚度是30 μ m，正极的薄板状基材及两侧面的翻边凹坑的厚度是160 μ m，涂覆正极材料后的薄板状基材的厚度是200 μ m，所述负极的薄板基材的厚度是30 μπι，负极的薄板状基材及两侧面的翻边凹坑的厚度是160 μπι，涂覆负极材料后的薄板状基材的厚度是210 μπι，所述电池以叠片方式制成软包电池。
[0011]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述含Mg2+的磷酸铁锂，按Li ! xMgxFeP04的化学计量比称取1^0!1*!120，1%0，？#04，加无水乙醇球磨混合，然后在N2气氛下700°C焙烧12小时制备而成，其中X = 0.005-0.02，所述电池装配时在湿度彡10% RH下进行，采用叠片方式制成软包电池，所述正极极耳、负极极耳采用大功率超声波焊接。
[0012]本发明软包磷酸铁锂电池，其中，所述隔膜采用PE隔膜或PP隔膜或PP/PE/PP三层复合膜，所述隔膜的厚度为20-60 μπι，所述电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种的混合物。
[0013]本发明软包磷酸铁锂电池的制备方法，正极制备时包括下述步骤:首先将粘结剂聚偏氯乙稀溶于氮甲基卩比略烧酮中，以50r/min速度搅拌4小时，分散速度1500r/min，再加入含Mg2+的磷酸铁锂与导电剂，分散速度1800r/min，时间5h，制成正极材料，正极材料的粘度控制在5000-10000mPa.s，然后用自动涂布机将正极材料涂布在正极集流体上，负极制备时包括下述步骤:首先将羧甲基纤维素钠溶于去离子水，加入丁苯橡胶，以40r/min的速度搅拌4小时，高速分散速度为1500r/min，再加入预先混合好的负极活性物质与导电剂，以60r/min速度搅拌4小时，高速分散速度为1500r/min，得到负极材料，然后用自动涂布机将上述负极材料涂布在负极集流体上。
[0014]本发明软包磷酸铁锂电池的制备方法，其中，所述正极材料的涂布面密度为240g/m2，其中导电剂采用super-P和KS-6，含Mg2+的磷酸铁锂、super-P、KS-6聚偏氯乙稀、氮甲基吡咯烷酮的质量比为90:3:2:5:112，所述负极材料的涂覆面密度为108g/m2，所述负极活性物质为中间相炭微球，导电剂为super-P，中间相炭微球、super-P、丁苯橡胶、羧基纤维素钠、去离子水的质量比为91:3:4:2:120。
[0015]本发明软包磷酸铁锂电池的制备方法，其中，将所述涂布完成的正极集流体、负极集流体经冲片后放入真空烘箱烘烤，每4小时向真空烘箱内充氮气换气，真空度(-0.09MPa，烘烤完成后在湿度彡10% RH环境下装配，采用大功率超声波焊接正极极耳、负极极耳。
[0016]采用上述方案后，与现有技术相比，由于本发明软包磷酸铁锂电池的正、负极的薄板状基材的两侧面上均分布有翻边凹坑，形成具有双面翻边凹坑的三维结构，这样的正、负极基材附着力强，单位体积内正、负极材料的填充量大，提高锂离子传导效率，从而使锂离子电池体积能量比高，电池在单位体积下容量大，且倍率放电性能高，其持续放电电流最高可达35C。
[0017]另外，由于正、极材料包括含Mg2+的磷酸铁锂，提高了材料的电导率，改善了高倍率放电性能。
[0018]与现有技术相比，由于本发明软包磷酸铁锂电池的制备方法中，正、负极制备时采取机械搅拌的方法，使浆料更均匀，采用大功率超声波焊接极耳，增加焊接强度，有利于电池大电流放电、减小内阻，提高倍率放电性能。
【附图说明】
[0019]图1是本发明磷酸铁锂电池的外形结构图；
[0020]图2是本发明磷酸铁锂电池的正极的薄板状基材的主视图；
[0021]图3是图2的A-A向剖视图；
[0022]图4是实施例一的电池的倍率放电曲线图；
[0023]图5是实施例二的电池的倍率放电曲线图。
【具体实施方式】
[0024]如图1所示，本发明一种软包磷酸铁锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液、外壳，正极包括正极极耳01、正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极材料，负极包括负极极耳02、负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极材料，正极集流体和负极集流体的结构相同，如图2所示，正极集流体为薄板状基材11，薄板状基材11的两侧面上均分布有翻边凹坑111，负极集流体同样为薄板状基材，负极的薄板状基材的两侧面上均分布有翻边凹坑。
[0025]正极材料包括含Mg2+的磷酸铁锂、导电剂、粘结剂，其中含Mg 2+的磷酸铁锂含量为85-92%,导电剂为碳黑导电剂或石墨导电剂，含量为2-5%，粘结剂为聚偏氟乙烯，含量为
3-10%，上述含量为重量百分比含量，负极材料包括活性物质、导电剂、丁苯橡胶，其中活性物质含量为90-95 %，导电剂含量为1-3 %，丁苯橡胶含量为2-7 %，上述含量为重量百分比含量，上述活性物质为中间相炭微球或石墨或钛酸锂或硅碳化合物，导电剂为碳黑导电剂或石墨导电剂，正极的薄板状基材为铝基材，负极的薄板状基材为铜基材或镍基材或铜镍合金基材。
[0026]正极的薄板状基材11的厚度是30 μ m，正极的薄板状基材11及两侧面的翻边凹坑111的总厚度是160 μ m，涂覆正极材料后的薄板状基材11的总厚度是200 μ m，负极的薄板基材的厚度是30 μ m，负极的薄板状基材及两侧面的翻边凹坑的总厚度是160 μ m，涂覆负极材料后的薄板状基材的总厚度是210 μπι，所述电池以叠片方式制成软包电池。
[0027]含Mg2+的磷酸铁锂，按Li ! xMgxFeP04的化学计量比称取L1H.Η 20，MgO, FeP04，加无水乙醇球磨混合，然后在N2气氛下700°C焙烧12小时制备而成，其中X = 0.005-0.02，所述电池装配时在湿度< 10% RH下进行，采用叠片方式制成软包电池，所述正极极耳、负极极耳采用大功率超声波焊接。
[0028]隔膜采用PE隔膜或PP隔膜或PP/PE/PP三层复合膜，隔膜的厚度为20-60 μ m，电解液为六氟磷酸锂、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种的混合物。
[0029]下面以两个实施例来说明本发明软包磷酸铁锂电池的制备方法:
[0030]实施例1
[0031]3.2V/65Ah电池的制备方法包括下述步骤:
[0032]含Mg2+的磷酸铁锂的制备:按Li i xMgxFeP04的化学计量比称取L1H.Η 20，MgO,FeP04，加无水乙醇球磨混合，然后在队气氛下700°C焙烧12小时制备而成，其中x =
0.005-0.02 ；
[0033]正极制备:首先将粘结剂聚偏氯乙烯溶于氮甲基吡咯烷酮中，以50r/min速度搅拌4小时，分散速度1500r/min，再加入含Mg2+的磷酸铁锂