磷酸铁锂电池正极及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种磷酸铁锂电池正极及其制备方法和锂离子电池。本发明专利技术磷酸铁锂电池正极包括集流体，所述集流体具有相对设置的两个表面，一表面上涂设有第一活性层，另一表面上涂设有第二活性层。本发明专利技术磷酸铁锂电池正极结构稳定性稳定，电化学性能好，其制备方法工艺条件可控，制备的磷酸铁锂电池正极性能稳定。本发明专利技术锂离子电池含有磷酸铁锂电池正极，其循环性能稳定，使用寿命长，且安全性能高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电池
，具体涉及一种高克容量磷酸铁锂电池正极及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池以其高电压、高能量密度和长循环寿命等优异性能而被广泛应用于手机和笔记本电池、动力电池及储能电池等。其中手机和笔记本电池已完全被锂离子电池占据，其他种类的电池根本无法达到这些便携式智能设备的严苛要求。随着锂离子电池技术发展，其在动力电池储能电池中所占的比例也越来越大，从目前的发展趋势而言，锂离子电池正处于一个飞速发展阶段，应用前景广阔。随着智能手机和笔记本电脑的轻薄化、多功能化和屏幕的加大，现有的锂离子电池同样难以满足消费类电子产品对电池日益苛刻的要求，迫切需要新型技术来有效提高锂离子电池的比能量。锂离子电池通常包括负极、隔膜、电解液、正极等四大关键材料及其他辅助材料。而四大关键材料中，负极和正极是其核心材料，负极和正极材料的比容量和嵌脱锂电压决定了锂离子电池的比能量。自1996年日本的NTT首次揭露AyMPO4(A为碱金属，M为CoFe两者之组合：LiFeCoPO4)的橄榄石结构的锂电池正极材料之后，1997年美国德克萨斯州立大学John.B.Goodenough等研究群，也接着报导了LiFePO4的可逆性地迁入脱出锂的特性，美国与日本不约而同地发表橄榄石结构(LiMPO4)，使得该材料受到了极大的重视，并引起广泛的研究和迅速的发展。与传统的锂离子二次电池正极材料，尖晶石结构的LiMn2O4和层状结构的LiCoO2相比，LiFePO4的原物料来源更广泛、价格更低廉且无环境污染，而且其理论比容量为170mAh/g，产品实际比容量可超过140mAh/g(0.2C,25℃)，因此，磷酸铁锂电池迅速得到的推广。目前量产的磷酸铁锂电池正极配料主要采用油性体系，由于传统的油性体系磷酸铁锂电池浆料易沉降、极片易吸水，因此生产过程中必须严格控制各个制程工序的温湿度，因此制造成本较高。另一方面，有机溶剂NMP有一定的毒性，对人体有害、环境不友好。因此，水性磷酸铁锂电池也被随之产生，目前量产的水性磷酸铁锂电池虽然有着环保、浆料稳定、电池内阻小和倍率性能好等优点，但是同时，它也有着循环寿命短和高温性能差等不足，从而影响水性磷酸铁锂电池的市场应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种磷酸铁锂电池正极及其制备方法，以解决现有水性磷酸铁锂电池正极存在的循环寿命短和高温性能差的技术问题。本专利技术的另一目的在于提供一种磷酸铁锂锂离子电池，以解决现有水性磷酸铁锂锂离子电池循环寿命短和高温性能差的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术一方面，提供了一种磷酸铁锂电池正极。所述磷酸铁锂电池正极包括集流体，所述集流体包括相对设置的两个表面，一表面上涂设有第一活性层，另一表面上涂设有第二活性层；其中，所述第一活性层包括如下重量份的组分：磷酸铁锂92.5-94.5份第一导电剂2-3份改性丙烯酸粘结剂3.5-4.5份；所述第二活性层包括如下重量份的组分：本专利技术另一方面，提供了一种磷酸铁锂电池正极的制备方法。所述磷酸铁锂电池正极的制备方法包括如下步骤：按照如下第一活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第一活性层浆料，所述第一活性层浆料包括如下重量份的组分：按照如下第二活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第二活性层浆料，所述第二活性层浆料包括如下重量份的组分：将所述第一活性层浆料涂覆在包括有相对设置的两个表面正极集流体的其中一表面上，经干燥处理，形成第一活性层；将所述第二活性层浆料涂覆在所述正极集流体另一表面，经干燥处理，形成第二活性层。本专利技术又一方面，提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池含有本专利技术磷酸铁锂电池正极或由本专利技术制备方法制备的磷酸铁锂电池正极。与现有技术相比，本专利技术磷酸铁锂电池正极采用第一活性层和第二活性层共同构成正极活性层；其中第一活性层所含的改性丙烯酸水性粘结剂能够减少极化、降低电极内阻；第二活性层所含的F105和F105A复合粘结剂能够增强正极活性物质与正极活性物质、正极活性物质与集流体间的粘结性能，同时电极在首次充电过程中能够形成更加稳定的SEI膜、使得脱嵌锂过程中磷酸铁锂结构更稳定。因此，通过第一活性层与第二活性层的协同作用，使得本专利技术磷酸铁锂电池正极结构稳定，内阻小，其具稳定的电化学性能，从而增强了电池的循环性能，同时也改善了电池的高温存储性能。本专利技术磷酸铁锂电池正极制备方法在集流体一侧表面涂覆含有改性丙烯酸粘结剂的水性浆料，在集流体另一侧涂覆含有F105和F105A复合粘结剂的水性浆料，通过两活性层的协效作用，使得制备的磷酸铁锂电池正极具有优异的结构稳定性，内阻小，循环性能好。另外，本专利技术制备方法工艺条件可控，制备的磷酸铁锂电池正极电化学性能稳定，从而增强了电池的循环性能。本专利技术锂离子电池由于含有本专利技术磷酸铁锂电池正极，因此，本专利技术锂离子电池循环性能稳定，使用寿命长，且安全性能高。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术实施例磷酸铁锂电池正极制备方法的工艺步骤图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量份不仅仅可以指代各组分含量，也可以表示各组分间重量比例，因此，只要是按照本专利技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本专利技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本专利技术实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。一方面，本专利技术实施例提供了一种结构和电化学性能稳定、循环性好的磷酸铁锂电池正极。本专利技术实施例磷酸铁锂电池正极包括集流体和涂设在所述集流体表面的正极活性层。其中，集流体含有相对的两个表面，所述正极活性层是由第一活性层和第二活性层构成，且所述第一活性层涂设是在所述集流体的一侧表面上，所述第二活性层涂设在在所述集流体的另一侧表面上。在一实施例中，所述第一活性层(干粉)包括如下重量份的组分：磷酸铁锂92.5-94.5份第一导电剂2-3份改性丙烯酸粘结剂3.5-4.5份。在具体实施例中，磷酸铁锂材料选用常规的磷酸铁锂正极材料。上述第一导电剂可以用常规的导电剂，在一实施例中，所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1-1.5)。通过采用线性CNTs与SP复合使用，提供第一活性层的导电性能。其中，为了提高CNTs的分散性，其理想的是选用水性CNTs。上述改性丙烯酸粘结剂不仅能够使得第一活性层结构稳定，而且能够减少极化、降低内阻，与第二活性层对电极产生电化学协效作用，使得本专利技术磷酸铁锂电池正极结构稳定，内阻小，其具稳定的电化学性能。改性丙烯酸粘结剂可以直接市购，在一实施例中，该改性丙烯酸粘结剂选用改性丙烯酸乳液粘结剂、丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂，如供应商上海海逸的改性丙烯酸乳液粘结剂和中科立德提供的丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂。在另一实施例中，所述第二活性层(干粉)包括如下重量份的组分：在具体实施例中，磷酸铁锂材料选用常规的磷酸铁锂正极材料。上述第二导电剂可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷酸铁锂电池正极，包括集流体，所述集流体包括相对设置的两个表面，一表面上涂设有第一活性层，另一表面上涂设有第二活性层；其中，所述第一活性层包括如下重量份的组分：磷酸铁锂          92.5‑94.5份第一导电剂        2‑3份改性丙烯酸粘结剂  3.5‑4.5份；所述第二活性层包括如下重量份的组分：

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池正极，包括集流体，所述集流体包括相对设置的两个表面，一表面上涂设有第一活性层，另一表面上涂设有第二活性层；其中，所述第一活性层包括如下重量份的组分：磷酸铁锂92.5-94.5份第一导电剂2-3份改性丙烯酸粘结剂3.5-4.5份；所述第二活性层包括如下重量份的组分：2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池正极，其特征在于：所述第一活性层的厚度为130μm-140μm；和/或所述第二活性层的厚度为130μm-140μm。3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锂电池正极，其特征在于：所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1-1.5)；和/或所述第二导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5)：(1-1.5)。4.根据权利要求1所述的磷酸铁锂电池正极，其特征在于：所述第一活性层和/或所述第二活性层还包括3-5份柠檬酸三钠。5.一种磷酸铁锂电池正极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：按照如下第一活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第一活性层浆料，所述第一活性层浆料包括如下重量份的组分：按照如下第二活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第二活性层浆料，所述第二活性层浆料...

【专利技术属性】
技术研发人员：王继生，孟亚斌，王昌辉，於志锋，
申请(专利权)人：深圳市优特利电源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44