一种磷酸铁锂离子电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂离子电池，属于锂离子电池技术领域，由石墨与硬炭作复合负极材料、负极集流体为凹版印刷铜箔、使正负极材料与集流体处于交联状态，将SBR和L133两种粘接剂结合起来使用增加正负极材料与集流体的粘接强度。粘接强度。

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂离子电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体为用于原料银粉的一种磷酸铁锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作，在充放电过程中，Li
+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li
+
从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
[0003]其中，锂离子电池负极是锂离子电池的关键部分，目前市场上所用的负极极片主要是由石墨制备而成，石墨克容量高，价格便宜，生产加工方便，所以为锂离子电池的常规负极材料。硬炭作为近几年新型的负极材料，跟石墨相比，克容量较低，但由于其层间距比石墨层间距大，锂离子在其中脱嵌相对较容易，且本身不会发生较大形变而导致脱落，但如果负极材料用纯硬炭来制备，由于其较低的克容量，会使电池的容量及能量密度偏低，不利于商业化生产，因此，将石墨与硬炭结合起来使用，既能保持相对较高的容量，又能发挥硬炭长循环的优势。
[0004]此外，锂离子电池负极所采用的粘接剂对于电池的效能也有较大的影响，目前市场上所用的粘接剂有水性粘接剂和油性粘接剂两大类，其中水性粘接剂常见的有SBR和L133两种，当选用L133作粘接剂时，在追求电池能量密度的时候，势必将极片的涂布面密度加大，极片厚度随之增加，导致极片柔韧性降低，发脆，易开裂，从而影响电池电性能；当选用SBR作粘接剂时，所制备的电池的循环寿命不理想，因此，将两种粘接剂结合起来使用，能有效的将两者的优势结合起来，既能提高极片柔韧性，有利于加工性能，又能保留L133的长寿命特性。
[0005]锂离子的电池集流体同样也是锂离子电池的关键部分，目前市场上所用的集流体是不同厚度的铝箔和铜箔，为实心箔材，在锂离子电池集流体中采用空心的网状铝箔和网状铜箔尚未见报道。此种方法的特征在于使正负极材料与集流体处于交联状态，增加正负极材料与集流体的粘接强度，提高电导率，降低电池内阻。现有技术中，凹版印刷工艺主要应用于磷酸铁锂电池制备中的正极集流体铝箔上，主要目的是解决磷酸铁锂正极材料导电性低的问题，而凹版印刷负极集流体铜箔，目的主要是使负极膜片与铜箔粘接性更强，但目前并未大规模使用，且并未有将凹版印刷铜箔与硬炭结合起来用以提高电池寿命的报道。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种由石墨与硬炭作复合负极材料、负极集流体为凹版印刷铜箔、使正负极材料与集流体处于交联状态，将SBR和L133两种粘接剂结合起来使用增加正负极材料与集流体的粘接强度的磷酸铁锂离子电池。
[0007]本专利技术提供的一种磷酸铁锂离子电池，其主要构成如下：磷酸铁锂离子电池正极的材料包括5％的导电碳黑、4％的粘结剂PVDF以及91%的
铝箔集流体，铝箔集流体的厚度为16um，电池正极的活性物质为磷酸铁锂，电池正极的材料经过冷压后极片厚度为100~140um；磷酸铁锂离子电池负极的材料包括93％的石墨与硬炭复合材料、3％的导电碳黑、1.6%的CMC和由L133和SBR混合制成的粘接剂共2.4%，以及厚度在8~10um的凹版印刷铜箔集流体，电池负极的材料经过冷压后极片厚度也为100~140um；所述粘接剂中L133的含量占电池负极的材料的0%~2.4%，对应的，SBR的含量占电池负极的材料的2.4%~0%；磷酸铁锂离子电池的隔膜为卷绕或叠片结构的PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量50~110Ah。
[0008]进一步的，所述凹版印刷铜箔集流体为网状铜箔。
[0009]优选地，所述电池正极的材料经过冷压后极片厚度为105um；所述粘接剂中L133的含量占电池负极的材料的1.6%，对应的，SBR的含量占电池负极的材料的0.8%，所述凹版印刷铜箔集流体的厚度为8um，电池负极的材料经过冷压后极片厚度为112um；所述隔膜为卷绕结构，电池设计容量为80Ah。
[0010]另一种更为具体的，所述电池正极的材料经过冷压后极片厚度为120um；所述粘接剂中L133的含量占电池负极的材料的0.4%，对应的，SBR的含量占电池负极的材料的2.0%，所述凹版印刷铜箔集流体的厚度为10um，电池负极的材料经过冷压后极片厚度也为115um；所述隔膜为叠片结构，电池设计容量为100Ah。
[0011]更为优选地，所述粘接剂中L133的含量与SBR的含量之比为1:1。
[0012]本专利技术所提供的这种磷酸铁锂离子电池，与现有技术相比，具有以下优点：1、本专利技术所提供的这种磷酸铁锂离子电池，其正负极材料与集流体处于交联状态，增加正负极材料与集流体的粘接强度，提高电导率，降低电池内阻。
[0013]2、本专利技术所提供的这种磷酸铁锂离子电池，将SBR和L133两种粘接剂结合起来使用，能有效的将两者的优势结合起来，既能提高极片柔韧性，有利于加工性能，又能保留L133的长寿命特性。
[0014]3、本专利技术所提供的这种磷酸铁锂离子电池，由石墨与硬炭作复合负极材料，负极集流体为凹版印刷铜箔，以增强膜片与铜箔的附着强度，结合硬炭间较大的层间距，使锂离子在负极脱嵌过程更容易，以此提高电池的循环寿命。
具体实施方式
[0015]下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本专利技术目的技术方案，需要说明的是，本专利技术要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
[0016]实施例1作为本专利技术第一种具体的实施方案，本实施例所提供的一种磷酸铁锂离子电池，其主要构成如下：磷酸铁锂离子电池正极的材料包括5％的导电碳黑、4％的粘结剂PVDF以及91%的铝箔集流体，铝箔集流体的厚度为16um，电池正极的活性物质为磷酸铁锂，电池正极的材料经过冷压后极片厚度为120um。
[0017]磷酸铁锂离子电池负极的材料包括93％的石墨与硬炭复合材料、3％的导电碳黑、1.6%的CMC、1.2%的L133粘接剂、1.2％的SBR粘结剂，以及厚度8um的凹版印刷铜箔集流体，
电池负极的材料经过冷压后极片厚度也为115um。
[0018]磷酸铁锂离子电池的隔膜为采用卷绕结构的PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量100Ah。
[0019]实施例2作为本专利技术第二种具体的实施方案，本实施例所提供的一种磷酸铁锂离子电池，其主要构成如下：磷酸铁锂离子电池正极的材料包括5％的导电碳黑、4％的粘结剂PVDF以及91%的铝箔集流体，铝箔集流体的厚度为16um，电池正极的活性物质为磷酸铁锂，电池正极的材料经过冷压后极片厚度为120um。
[0020]磷酸铁锂离子电池负极的材料包括93％的石墨与硬炭复合材料、3％的导电碳黑、1.6%的CMC、0.4%的L133粘接剂、2.0%的SBR粘结剂，以及厚度8um的凹版印刷铜箔集流体，电池负极的材料经过冷压后极片厚度也为115um。
[0021]磷酸铁锂离子电池的隔膜为采用卷绕结构的PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量100Ah。
[0022]实施例3作为本专利技术第三种具体的实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂离子电池，其特征在于：磷酸铁锂离子电池正极的材料包括5％的导电碳黑、4％的粘结剂PVDF以及91%的铝箔集流体，铝箔集流体的厚度为16um，电池正极的活性物质为磷酸铁锂，电池正极的材料经过冷压后极片厚度为100~140um；磷酸铁锂离子电池负极的材料包括93％的石墨与硬炭复合材料、3％的导电碳黑、1.6%的CMC和由L133和SBR混合制成的粘接剂共2.4%，以及厚度在8~10um的凹版印刷铜箔集流体，电池负极的材料经过冷压后极片厚度也为100~140um；所述粘接剂中L133的含量占电池负极的材料的0%~2.4%，对应的，SBR的含量占电池负极的材料的2.4%~0%；磷酸铁锂离子电池的隔膜为卷绕或叠片结构的PP/PE/PP三层隔膜，电池设计容量50~100Ah。2.如权利要求1所述的一种磷酸铁锂离子电池，其特征在于：进一步的，所述凹版印刷铜箔集流体为网状铜箔。3.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小东，黄兴兰，张中伟，
申请(专利权)人：东方电气集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：