一种高能量动力锂电池正极片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高能量动力锂电池正极片，其包括铝箔、三元材料层、磷酸锰铁锂材料层。由于三元材料层与铝箔之间的粘附性好，而外层的磷酸锰铁锰锂又减小了三元材料与电解液之间的副反应，从而减少了电池的产气现象，限制了三元材料在充放电过程中体积膨胀，而维持其结构稳定。同时，磷酸锰铁锂又具有耐高压性好的优点，能避免电池过充。采用磷酸锰铁锂和三元材料的双涂层结构设计，综合了三元材料的低温性能和磷酸锰铁锂的循环性能，在针刺测试下，外层磷酸锰铁锂能有效延缓短路热的扩散，避免热失控，从而提升其安全性能。
【专利说明】
一种高能量动力锂电池正极片
【技术领域】
[0001]本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种高能量动力锂电池正极片。
【【背景技术】】
[0002]随着新能源汽车的大力推广，动力电池的需求量日益增加。相比铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池，锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长等诸多优点，在动力电池领域占有较高的市场份额。而在动力锂电池领域，磷酸铁锂和三元材料各有千秋，磷酸铁锂为正极的电池安全性好，循环寿命长，但是工作电压偏低，能量密度还有待提高；三元材料为正极的电池工作电压高，能量密度高，但价格偏高，且安全性还有待改善，特别是三元材料电池在初始循环中，三元材料表面与电解液之间存在副反应，会引起电解液的分解而产气，循环过程中电解液所产生的HF对三元材料产生腐蚀，从而破坏其结构，影响电池循环稳定性和倍率性能，同时在针刺测试中，电芯内部出现短路导致局部温度迅速升高，这种高温会造成三元材料结构破坏而释放氧气，容易引起电解液和隔膜燃烧，从而导致热失控。虽然当前某些企业通过采用LiFePOjP三元复合的正极材料，能在一定程度上降低电池的成本，提高循环寿命，但降低了电池的工作电压，且能量密度依然偏低。
[0003]有鉴于此，实有必要提供一种高能量动力锂电池正极片以克服上述缺陷。
【
【发明内容】
】
[0004]本发明的目的是提供一种高能量动力锂电池正极片，其不但提高能量密度、循环寿命，还能有效缓解三元材料与电解液之间的副反应，减少电解液中的HF对三元材料的侵蚀，保护材料结构，抑制电解液在高电压下的分解，从而改善电池的电化学性能。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种高能量动力锂电池正极片，其包括铝箔、三元材料层、磷酸锰铁锂材料层，所述三元材料层涂覆于铝箔之上，所述磷酸锰铁锂材料层涂覆于三元材料层之上，所述三元材料层为三元正极材料、导电炭和粘结剂的均匀混合物，所述磷酸锰铁锂材料层为磷酸锰铁锂、导电炭和粘结剂的均匀混合物。
[0006]作为本发明一种高能量动力锂电池正极片的一种改进，所述三元材料层中的三元材料为镍钴锰三元LiNixCoyMn1 x y02和镍钴铝三元LiNi Q.85Coa#1。.。502中的至少一种，其中，
O < X < l、0<y< 1、x+y < I ο
[0007]作为本发明一种高能量动力锂电池正极片的一种改进，所述磷酸锰铁锂材料层中的磷酸猛铁锂化学通式为LiMn1 xFexP04，其中O < x < I，所述导电炭为导电石墨、炭黑、碳纳米管和石墨烯中的至少一种；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯PVDF。
[0008]由于三元材料层与铝箔之间的粘附性好，而外层的磷酸锰铁锂又减小了三元材料与电解液之间的副反应，从而减少了电池的产气现象，限制了三元材料在充放电过程中体积膨胀，而维持其结构稳定。同时，磷酸锰铁锂又具有耐高压性好的优点，能避免电池过充。采用磷酸锰铁锂和三元材料的双涂层结构设计，综合了三元材料的低温性能和磷酸锰铁锂的循环性能，在针刺测试下，外层磷酸锰铁锂能有效延缓短路热的扩散，避免热失控，从而提升其安全性能。
【【附图说明】】
[0009]图1为本发明一种高能量动力锂电池正极片的双涂层正极片结构示意图；
[0010]图2为本发明一种高能量动力锂电池正极片的锂离子动力电池的放电曲线及能量密度曲线；
[0011]图3为本发明一种高能量动力锂电池正极片在不同温度下的放电曲线；
[0012]图4为本发明一种高能量动力锂电池正极片在不同倍率下的放电曲线；
[0013]图5为本发明一种高能量动力锂电池正极片的循环曲线。
【【具体实施方式】】
[0014]请参考图1所示，下面结合实施案例对本发明作进一步说明。
[0015]实施方式如下:
[0016]I)三元材料层以镍钴铝三元:导电剂:PVDF = 96: 2: 2为配比制浆，溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP，首先将PVDF加入到NMP中搅拌2h完全分散溶解，再加入导电剂搅拌分散2h，最后加入三元材料搅拌分散4h，适当添加NMP调节浆料粘度为8000-10000mpa-s,在铝箔的双面涂上三元正极浆料并烘干，经1.5MPa压力辊压后得到三元材料层；
[0017]2)磷酸锰铁锂材料层以磷酸锰铁锂:导电剂:PVDF = 92: 4: 4为配比制浆，溶剂为N-甲基吡咯烷酮NMP，首先将PVDF加入到NMP中搅拌2h完全分散溶解，再加入导电剂搅拌分散2h，最后加入磷酸锰铁锂搅拌分散4h，适当添加NMP调节浆料粘度为4000-6000mpa.s，将磷酸锰铁锂浆料涂在三元材料层表面，经3.0MPa压力辊压后得到磷酸锰铁锂材料层；
[0018]3)将涂覆好的极片进行裁片、分条后制得高能量动力锂电池的正极片。
[0019]其工作原理:由于三元材料层与铝箔之间的粘附性好，而外层的磷酸锰铁锂又减小了三元材料与电解液之间的副反应，从而减少了电池的产气现象，限制了三元材料在充放电过程中体积膨胀，而维持其结构稳定。同时，磷酸锰铁锂又具有耐高压性好的优点，能避免电池过充。采用磷酸锰铁锂和三元材料的双涂层结构设计，综合了三元材料的低温性能和磷酸锰铁锂的循环性能，在针刺测试下，外层磷酸锰铁锂能有效延缓短路热的扩散，避免热失控，从而提升其安全性能。
[0020]本发明一种高能量动力锂电池正极片，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
【主权项】
1.一种高能量动力锂电池正极片，其包括铝箔、三元材料层、磷酸锰铁锂材料层，所述三元材料层涂覆于铝箔之上，所述磷酸锰铁锂材料层涂覆于三元材料层之上，其特征在于:所述所述三元材料层为三元正极材料、导电炭和粘结剂的均匀混合物，所述磷酸锰铁锂材料层为磷酸锰铁锂、导电炭和粘结剂的均匀混合物。2.根据权利要求1所述的一种一种高能量动力锂电池正极片，其特征在于:所述三元材料层中的三元材料为镍钴锰三元LiNixCoyMn1 x y02和镍钴铝三元LiNi Q.85Coa #1。.。502中的至少一种，其中，0<x< l、0<y< 1、x+y < I。3.根据权利要求1所述的一种一种高能量动力锂电池正极片，其特征在于:所述磷酸锰铁锂材料层中的磷酸锰铁锂化学通式为LiMn1 xFexP04，其中O < x < I，所述导电炭为导电石墨、炭黑、碳纳米管和石墨稀中的至少一种；所述粘结剂为聚偏二氟乙稀PVDF0
【文档编号】H01M4/136GK105895857SQ201410739974
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2014年11月24日
【发明人】许辉, 张勇来, 孙锦玉, 饶睦敏, 耿德先, 李瑶
【申请人】深圳市沃特玛电池有限公司