一种磷酸铁锂二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种磷酸铁锂二次电池。所述磷酸铁锂二次电池满足关系式：0.05≤(m

【技术实现步骤摘要】
一种磷酸铁锂二次电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种磷酸铁锂二次电池。

技术介绍

[0002]新能源汽车如今快速发展，对续航里程和低温性能以及使用寿命的要求随之变高，最常使用的磷酸铁锂电池，同时需要满足更高的能量密度和良好的低温循环性能。但是在低温下，锂离子在电极材料的嵌入和脱出的过程中动力学过程慢，离子扩散速率小，电荷转移的电阻大，更容易出现低温循环性能不佳的问题。
[0003]如何改善低温循环性能很多文献做出了报道。
[0004]CN 107768667 A公开了一种低温循环磷酸铁锂动力电池及其制备方法，通过对正负极材料的改性来提供锂离子电池的低温循环性能。通过降低正极活性材料的粒径，提高正极活性材料的比表面积，提高各物质之间的接触面积，提高电池的低温放电性能和低温循环性能。采用生焦粉碎超高温石墨化材料作为负极活性材料，通过提高生焦粉碎超高温石墨化材料的压实密度和振实密度，降低其层间距，提高空间利用率，达到降低内阻的作用，从而提高负极材料的低温充放电性能和循环性能。但是对正极材料和负极材料的处理过程复杂，工艺成本高。
[0005]CN111211311A公开了一种多孔纳米磷酸铁锂复合材料及其制备方法，通过水热法，在磷酸铁锂表面包覆硬碳材料及其掺杂氮元素，制备出纳米多孔纳米磷酸铁锂，提高其材料的电子传输速率和离子传输速率，从而改善其倍率低温性能。但是水热法制备正极，烧结性差，而且水热对设备的要求高，技术难度大，安全性低。
[0006]CN111293366A公开了一种磷酸铁锂正极的锂离子电池的制备方法。所述正极的活性物质包括改性的磷酸铁锂以及锂钻氧化物，所述改性磷酸铁锂为LiFe
0.8
Co
0.12
Mg
0.02
Al
0.01
PO4，所述锂钻氧化物为LiCo
0.97
Mg
0.02
Al
0.01
O2：其中所述改性磷酸铁锂的D50为1.2～1.5um，D90为2.4～2.6um，所述锂钻氧化物的D50为2.4～2.6um，D90为3.2～3.41μm；所述锂离子电池的电解液中包括以二甲基亚硫酸酯(DMS)，甲基磺酸乙酯(EMS)和碳酸亚乙烯酯(VC)组成的添加剂.但是磷酸铁锂材料唯一，虽然也具有较好的低温循环性能，但是适用范围窄。
[0007]如何制备一种高能量密度条件下，同时兼顾良好的低温性能及更长的循环寿命的磷酸铁锂电池，是本领域重要的研究方向。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种磷酸铁锂二次电池，在高能量密度下，同时具备良好的低温性能以及长循环寿命。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池满足关系式：0.05≤(m
×
w)/(η
×
Cap)≤0.20。
[0011]其中，m为所述电池中电解液的总质量。
[0012]w为所述电解液中环状碳酸酯的总质量百分比。
[0013]η为
‑
20℃下所述电解液的粘度，其中，η为7～18mPa
·
s，其中所述η的值可以是7mPa
·
s、8mPa
·
s、9mPa
·
s、10mPa
·
s、11mPa
·
s、12mPa
·
s、13mPa
·
s、14mPa
·
s或15mPa
·
s、16mPa
·
s、17mPa
·
s、18mPa
·
s等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]Cap表示所述电池的额定容量。
[0015]本专利技术将电池的额定容量、电解液总质量m以及电解液的粘度η、电解液中环状碳酸酯的质量百分比w综合设计，合理量化，使磷酸铁锂锂离子电池在高能量密度条件下，同时兼顾良好的低温性能及更长的循环寿命。影响电解液粘度的因素中锂盐和环状碳酸酯影响最大。但锂盐在商业电解液中的使用已经趋于同质化，波动较小，对电解液粘度的影响较小。环状碳酸酯同时具有高介电常数和高粘度的特性。在电解液中，高介电常数可以有效地解离锂盐，产生更多的锂离子，有利于提升电池的低温性能；但是高粘度会提高锂离子在电解液中迁移的阻力，降低电池的低温性能，同时导致电池发热量大，降低循环寿命。本专利技术中使用的环状碳酸酯熔点较低，其含量高的时候，电解液在低温下易结晶，影响电池的低温性能。所以选择本专利技术环状碳酸酯质量百分比和电解液的粘度η对提高电池的低温性能至关重要。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的组合、碳酸甲丙酯和氟代碳酸乙烯酯的组合或碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯酯的组合等。
[0017]作为本专利技术优选的技术方案，所述w为20～40％，其中w的值可以是20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、34％、36％、38％或40％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述电解液的总质量与所述电池的额定容量的比值为3～5g/Ah，其中所述比值可以是3g/Ah、3.2g/Ah、3.4g/Ah、3.6g/Ah、3.8g/Ah、4g/Ah、4.2g/Ah、4.4g/Ah、4.6g/Ah、4.8g/Ah或5g/Ah等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂。
[0020]优选地，所述添加剂包括环状碳酸酯。
[0021]优选地，所述添加剂中的环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯。
[0022]优选地，所述有机溶剂包括所述环状碳酸酯和链状碳酸酯。
[0023]优选地，所述有机溶剂中的环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的组合、碳酸丙烯酯和碳酸甲丙酯的组合或碳酸乙烯酯和碳酸甲丙酯的组合等。
[0024]优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的组合、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的组合或碳酸二甲酯和碳酸二乙酯的组合等。
[0025]优选地，所述锂盐包括LiPF6、LiPO2F2、LiFSI、LiODFB、LiTFSI和LiODFP中的任意一
种或至少两种的组合，其中所述组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂二次电池，其特征在于，所述磷酸铁锂二次电池满足关系式：0.05≤(m
×
w)/(η
×
Cap)≤0.20；其中，m为所述电池中电解液的总质量；w为所述电解液中环状碳酸酯的总质量百分比；η为
‑
20℃下所述电解液的粘度，其中，η为7～18mPa
·
s；Cap表示所述电池的额定容量。2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂二次电池，其特征在于，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。3.根据权利要求1或2所述的磷酸铁锂二次电池，其特征在于，所述w为20～40％；优选地，所述电解液的总质量与所述电池的额定容量的比值为3～5g/Ah。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的磷酸铁锂二次电池，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂；优选地，所述添加剂包括环状碳酸酯；优选地，所述添加剂中的环状碳酸酯包括碳酸亚乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯；优选地，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯；优选地，所述有机溶剂中的环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锂盐包括LiPF6、LiPO2F2、LiFSI、LiODFB、LiTFSI和LiODFP中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的磷酸铁锂二次电池，其特征在于，所述磷酸铁锂二次电池包括正极极片、负极极片、隔膜和所述电解液；优选地，所述隔膜包括隔离膜基体和设置于所述隔离膜基体上的复合涂层；优选地，所述复合涂层至少为一层；优选地，所述复合涂层包括氧化涂层；优选地，所述隔膜基体包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺和聚酰胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述复合涂层的厚度为5～16um；优选地，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：付逊，夏斯齐，刘婵，侯敏，曹辉，
申请(专利权)人：上海瑞浦青创新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：