專利名稱：一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池及其制造方法
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰是近年來新興的一種電池材料，具有成本低、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于其本身導(dǎo)電性差，采用純相(無碳)磷酸鐵鋰作為正極用傳統(tǒng)方法制作成的電池?zé)o商業(yè)化應(yīng)用可能。為解決上述問題，許多學(xué)者在磷酸鐵鋰合成過程中加入碳源制成碳復(fù)合磷酸鐵鋰，以提高材料自身導(dǎo)電性，最終以碳復(fù)合磷酸鐵鋰作為正極制成電池。碳復(fù)合磷酸鐵鋰雖然能在一定程度上能提高材料導(dǎo)電性，但在合成過程中工藝復(fù)雜、副反應(yīng)多、易生成不可控雜質(zhì)；且所得碳復(fù)合磷酸鐵鋰受碳源碳化程度影響批次穩(wěn)定性差、電極加工性差、易掉粉、 電池性能不穩(wěn)定。針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種全新的使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池，該電池正極活性物質(zhì)包括但不限于無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等正極材料的混合物，電極加工性好、不易掉粉、電池性能穩(wěn)定，解決了使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池?zé)o法商業(yè)化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種以無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等正極材料的混合物為正極活性物質(zhì)的電池。本發(fā)明還提供了上述電池的制造方法，具體步驟為將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑通過納米磨研磨至5微米以下，然后加入粘結(jié)劑溶液制得正極漿料，涂敷在鋁箔上并烘干制得正極片。用傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極片的制作方法制作負(fù)極。按傳統(tǒng)鋰離子制作方法將正極片、負(fù)極片、隔膜組裝成極組、入殼、注液、封口、化成制得成品電池。上述正極活性物質(zhì)包括但不限于無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等正極材料的混合物等；導(dǎo)電劑包括但不限于乙炔黑、炭黑、石墨、 納米碳管等；分散劑包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等；粘結(jié)劑包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素納(CMC)等。 負(fù)極的主要活性物質(zhì)包括但不限于硬碳、軟碳、石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰中的一種或幾種的混合物。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式
為將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑通過納米磨研磨至5 微米以下，然后加入粘結(jié)劑溶液制得正極漿料，然后將正極漿料涂敷在鋁箔上烘干，制得正極片。用傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極片的制作方法制作負(fù)極。按傳統(tǒng)鋰離子制作方法將正極片、 負(fù)極片、隔膜組裝成極組、入殼、注液、封口、化成制得成品電池。根據(jù)本發(fā)明提供的方法，正極活性物質(zhì)占總正極粉料的比例為50 98%，優(yōu)選比例為85 95% ；
根據(jù)本發(fā)明提供的方法，導(dǎo)電劑占總正極粉料的比例為1 45%，優(yōu)選比例為5 12% ；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，分散劑占總正極粉料的比例為0. 1 10%，優(yōu)選比例為 0. 5 5%根據(jù)本發(fā)明提供得方法，粘結(jié)劑占總正極粉料的比例為0. 5 25%，優(yōu)選比例為 0. 5 10%根據(jù)本發(fā)明提供得方法，正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑可同時(shí)加入納米磨研磨， 也可先將正極活性物質(zhì)與分散劑加入納米磨研磨至5微米以下，然后再加入導(dǎo)電劑研磨至 5微米以下；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，正極活性物質(zhì)包括但不限于無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等正極材料的混合物等；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，導(dǎo)電劑包括但不限于乙炔黑、炭黑、石墨、納米碳管等；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，分散劑包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，粘結(jié)劑包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯 (PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素納(CMC)等；根據(jù)本發(fā)明提供得方法，負(fù)極的主要活性物質(zhì)包括但不限于硬碳、軟碳、石墨、中間相碳微球、鈦酸鋰中的一種或幾種的混合物。下面通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。實(shí)施例1將9千克無碳磷酸鐵鋰、500克乙炔黑、100克聚乙烯醇加入納米磨研磨至5微米以下，然后加入10千克含5%聚偏氟乙烯的NMP溶液繼續(xù)研磨1小時(shí)得到正極漿料，測(cè)正極漿料黏度為6000cps，將此正極漿料涂敷在鋁箔上烘干，制得正極片。向9. 5千克石墨粉中加入10千克含5%聚偏氟乙烯的NMP溶液，攪拌均勻制得負(fù)極漿料，將此負(fù)極漿料涂敷在銅箔上烘干，制得負(fù)極片。按7安時(shí)電池的制作工藝將上述正、負(fù)極片組裝成電池，進(jìn)行測(cè)試該批電池0. 2C平均放電容量為7. 03安時(shí)，IC平均放電容量為6. 94安時(shí)，IC容量/0. 2C容量=98. 7%，將該批電池充滿電60度存儲(chǔ)7天后，0. 2C平均放電容量為6. 83安時(shí)，剩余容量為97. 2%。實(shí)施例2將720克無碳磷酸鐵鋰、200克鎳鈷錳酸鋰、30克納米碳管、10克聚乙二醇加入納米磨研磨至5微米以下，然后加入1000克含2%的丁苯橡膠、2% CMC溶液繼續(xù)研磨1小時(shí)得到正極漿料，測(cè)正極漿料黏度為5300cps，將此正極漿料涂敷在鋁箔上烘干，制得正極片。 向950克中間相碳微球粉中加入1000克含5%聚偏氟乙烯的NMP溶液，攪拌均勻制得負(fù)極漿料，將此負(fù)極漿料涂敷在銅箔上烘干，制得負(fù)極片。按053450電池的制作工藝將上述正、 負(fù)極片組裝成電池，進(jìn)行測(cè)試該批電池0. 2C平均放電容量為748毫安時(shí)，IC平均放電容量為739毫安時(shí)，IC容量/0. 2C容量=98. 9%，將該批電池充滿電60度存儲(chǔ)7天后，0. 2C平均放電容量為725毫安時(shí)，剩余容量為97. 0%。對(duì)比例1向9千克碳復(fù)合磷酸鐵鋰、500克乙炔黑中加入10千克含5%聚偏氟乙烯的NMP溶液，用攪拌機(jī)攪拌3小時(shí)得膏狀物，測(cè)正極漿料黏度超過黏度劑量程(大于30000cpS)，無法涂敷，加入5千克NMP后繼續(xù)攪拌3小時(shí)，得正極漿料，測(cè)此漿料黏度為SOOOcps，將此正極漿料涂敷在鋁箔上烘干，制得正極片。向9. 5千克石墨粉中加入10千克含5%聚偏氟乙烯的NMP溶液，攪拌均勻制得負(fù)極漿料，將此負(fù)極漿料涂敷在銅箔上烘干，制得負(fù)極片。按7 安時(shí)電池的制作工藝將上述正、負(fù)極片組裝成電池，進(jìn)行測(cè)試該批電池0. 2C平均放電容量為6. 72安時(shí)，IC平均放電容量為6. 33安時(shí)，IC容量/0. 2C容量=94. 2%，將該批電池充滿電60度存儲(chǔ)7天后，0. 2C平均放電容量為6. 15安時(shí)，剩余容量為91. 5%。
權(quán)利要求
1.一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池及其制造方法，其特征在于該電池正極活性物質(zhì)以無碳磷酸鐵鋰為主；
2.一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池及其制造方法，其特征在于該電池的正極是通過納米磨首先將活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑研磨至5微米以下，然后加入粘結(jié)劑溶液制成正極漿料，涂敷在集流體上烘干制成；
3.權(quán)力要求1所述的該電池的正極活性物質(zhì)為無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與其它正極材料的混合物，除此之外正極還包括導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、分散劑等；
4.權(quán)力要求2所述的其它正極材料包括但不限于鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等；
5.權(quán)力要求2所述導(dǎo)電劑包括但不限于乙炔黑、炭黑、石墨、納米碳管等；
6.權(quán)力要求2所述粘結(jié)劑包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡膠(SBR)、羧甲基纖維素納(CMC)等；
7.權(quán)力要求2所述分散劑包括但不限于聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等；
8.權(quán)力要求1所述電池的負(fù)極包括但不限于石墨、中間相碳微球、硬碳、軟碳、鈦酸鋰 寸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池，該電池以無碳磷酸鐵鋰或無碳磷酸鐵鋰與鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等正極材料的混合物為正極活性物質(zhì)的電池。本發(fā)明還提供了一種使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池的制造方法，具體步驟為將正極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、分散劑通過納米磨研磨至5微米以下，然后加入粘結(jié)劑溶液制得正極漿料，涂敷在鋁箔上并烘干制得正極片。用傳統(tǒng)鋰離子電池負(fù)極片的制作方法制作負(fù)極。按傳統(tǒng)鋰離子制作方法將正極片、負(fù)極片、隔膜組裝成極組、入殼、注液、封口、化成制得成品電池。該電池電極加工性好、不易掉粉、電池性能穩(wěn)定，解決了使用無碳磷酸鐵鋰作為正極的電池?zé)o法商業(yè)化的問題。
文檔編號(hào)H01M10/058GK102376980SQ20101025382
公開日2012年3月14日 申請(qǐng)日期2010年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月7日
發(fā)明者孫美紅 申請(qǐng)人:孫美紅