【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种水系磷酸铁锂电池及其制备方法。
技术介绍
1、锂电池具有能量密度高、寿命长、高安全性、充放电速度快等优势，已广泛应用于客车、乘用车、工业车辆、储能电站等。随着市场的推广，锂电池的使用范围越来越大，但是磷酸铁锂电池较高的电池成本、低温环境适应性较差，在低温环境下充电、放电都很困难，导致电池在进入冬天或者极寒的地方无法正常使用，限制了磷酸铁锂电池更加广泛的运用。
2、因此，降低电池成本，改善电池低温性能，已经成为锂离子电池领域急需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种水系磷酸铁锂电池及其制备方法，具有优异的低温性能且成本低。
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳；
4、所述正极片包括涂碳铝箔和涂覆于所述涂碳铝箔表面的正极浆料；所述正极浆料包括磷酸铁锂、导电炭黑、超导电炭黑、第一聚丙烯酸粘结剂和水；
5、所述负极片包括铜箔和涂覆于所述铜箔表面的负极浆料；所述负极浆料包括石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠、第二聚丙烯酸粘结剂和水；
6、所述电解液的组分包括碳酸酯溶剂、成膜添加剂和锂盐。
7、优选的，所述正极浆料中磷酸铁锂、导电炭黑、超导电炭黑和第一聚丙烯酸粘结剂的质量比为(92～95):(1～2):(1.5～2.5):(2～4)；所述正极浆料的粘度为
8、优选的，所述负极浆料中石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和第二聚丙烯酸粘结剂的质量比为(93～96):(1～3):(0.5～1.5):(2～3)；所述负极浆料的粘度为3000～5000pa·s。
9、优选的，所述碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯；所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯。
10、优选的，所述电解液中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯的质量比为(20～30):(30～50):(3～10):(20～30):(1～3):(0.5～1)；所述锂盐包括lipf6，所述锂盐在电解液中的浓度为1～1.2mol/l。
11、优选的，所述隔膜为湿法单面涂陶瓷隔膜；所述隔膜的厚度为9～12μm，所述隔膜中陶瓷层的厚度为3～5μm。
12、优选的，所述外壳为铝壳。
13、本专利技术提供了上述技术方案所述水系磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：
14、将磷酸铁锂、超导电炭黑、导电炭黑和第一聚丙烯酸粘结剂进行第一干混后，将所得正极干混物料与水混合，将所得正极浆料涂覆于涂碳铝箔，依次进行辊压和模切，得到正极片；
15、将石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和第二聚丙烯酸粘结剂进行第二干混后，将所得负极干混物料与水混合，将所得负极浆料涂覆于铜箔，依次进行辊压和模切，得到负极片；
16、将正极片、隔膜和负极片叠成电芯后，进行烘烤，将电解液注入烘烤后电芯内部，进行浸润后，依次进行化成和分容，得到水系磷酸铁锂电池。
17、优选的，所述第一干混和第二干混的温度独立为25±2℃，所述第一干混的时间为270～330min，搅拌速度为400～1800rpm；所述第二干混的时间为300～350min，搅拌速度为400～1200rpm；所述烘烤的时间为15～20h，温度为85～95℃。
18、优选的，所述浸润的条件包括：注液系数为5～5.2g/ah，环境温度为40～50℃，浸润时间为10～20h。
19、本专利技术提供了一种水系磷酸铁锂电池，以涂碳铝箔作为正极集流体，可以降低电池内阻，提高电池的循环性能；正极浆料中以水代替油系中的nmp，采用聚丙烯酸粘结剂代替pvdf，聚丙烯酸粘结剂有良好的粘接力和离子传导能力，降低界面电阻和改善电池dcr，胶膜具备良好的抗电解液溶解能力，承压及尺寸稳定性好，改善电池的循环性能；而且，聚丙烯酸粘结剂可以更好地抑制活性材料的体积膨胀，形成更稳定的薄sei膜，有效地阻隔电解液对活性材料的腐蚀，降低电极的阻抗，尤其是电荷传递阻抗，提高锂离子扩散速率，提高了正极材料克容量以及电池在低温环境下的性能，-20℃环境下1c放电容量可达95％。此外，采用聚丙烯酸粘结剂降低了对人体的伤害，减少了环境污染，同时降低了电池材料成本；负极浆料中，采用聚丙烯酸粘结剂代替传统sbr粘结剂，高速匀浆不易破乳，节省加工工艺过程、时间。
20、本专利技术采用干法搅拌工艺制备正极浆料和负极浆料，将干粉材料混合后加入水，进行捏合并调整粘度，得到混合均匀的浆料；该方法无打胶工序，设备利用率高，搅拌时间短，提高了生产效率。
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1.一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极浆料中磷酸铁锂、导电炭黑、超导电炭黑和第一聚丙烯酸粘结剂的质量比为(92～95):(1～2):(1.5～2.5):(2～4)；所述正极浆料的粘度为4000～8000Pa·s。
3.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述负极浆料中石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和第二聚丙烯酸粘结剂的质量比为(93～96):(1～3):(0.5～1.5):(2～3)；所述负极浆料的粘度为3000～5000Pa.s。
4.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯；所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯。
5.根据权利要求4所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述电解液中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯的质量比为(20～30):(30～50):(3～10):(20～30):(1～3)
6.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述隔膜为湿法单面涂陶瓷隔膜；所述隔膜的厚度为9～12μm，所述隔膜中陶瓷层的厚度为3～5μm。
7.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述外壳为铝壳。
8.权利要求1～7任一项所述水系磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一干混和第二干混的温度独立为25±2℃，所述第一干混的时间为270～330min，搅拌速度为400～1800rpm；所述第二干混的时间为300～350min，搅拌速度为400～1200rpm；所述烘烤的时间为15～20h，温度为85～95℃。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述浸润的条件包括：注液系数为5～5.2g/Ah，环境温度为40～50℃，浸润时间为10～20h。
...【技术特征摘要】
1.一种水系磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳；其特征在于，
2.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极浆料中磷酸铁锂、导电炭黑、超导电炭黑和第一聚丙烯酸粘结剂的质量比为(92～95):(1～2):(1.5～2.5):(2～4)；所述正极浆料的粘度为4000～8000pa·s。
3.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述负极浆料中石墨、导电炭黑、羧甲基纤维素钠和第二聚丙烯酸粘结剂的质量比为(93～96):(1～3):(0.5～1.5):(2～3)；所述负极浆料的粘度为3000～5000pa.s。
4.根据权利要求1所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述碳酸酯溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯；所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯。
5.根据权利要求4所述的水系磷酸铁锂电池，其特征在于，所述电解液中碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯和亚硫酸丙烯酯的质量比为(20～30):(30～5...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨鸥，武玉哲，徐佳，
申请(专利权)人：江苏万历新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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