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一種低溫磷酸鐵鋰電池及制備方法與流程

文檔序號:12615032閱讀:703來源:國知局
本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域,尤其涉及一種低溫磷酸鐵鋰電池及制備方法。
背景技術(shù)
:磷酸鐵鋰動力電池以其高安全性、良好的高溫特性、極長的循環(huán)壽命、對環(huán)境友好、無毒無害、價(jià)格相對低廉等優(yōu)點(diǎn)引起人們的高度關(guān)注,逐漸成為電動車動力電池的重要選擇。然而磷酸鐵鋰材料本身較差的電子導(dǎo)電性和較低的鋰離子擴(kuò)散性,導(dǎo)致磷酸鐵鋰電池低溫性能較差,難于滿足電動車在低溫下行駛要求?,F(xiàn)行的電動車在低溫下進(jìn)行充電時(shí),-25℃時(shí)的充電時(shí)間,比25℃時(shí)的充電時(shí)間慢了63%,低溫充電時(shí)間延長;低溫下循環(huán)壽命也大大降低,在-10℃的工作環(huán)境中,如果一輛電動汽車每天充放電一次,那么三個(gè)月后電池就要報(bào)廢。改善磷酸鐵鋰電池低溫充電性能,目前采用較多的做法是改善電解液的低溫性能,通過加入多種有機(jī)溶劑共溶復(fù)配,降低電解液的粘度,提高離子擴(kuò)散速率;但是由于電解液中部分溶劑在低溫下容易析晶,導(dǎo)致離子遷移困難,電導(dǎo)率低;如果電解液溶劑組份搭配欠佳,容易導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散和電荷轉(zhuǎn)移速度降低,影響電池低溫性能。其次,通過提高六氟磷酸鋰的濃度來改善電解液低溫性能,該方法雖然可以提高鋰離子電導(dǎo)率。但是由于電解液的 粘度會隨電解質(zhì)鋰鹽六氟磷酸鋰濃度的增大而增大,因此通過提高鋰鹽濃度的辦法,不能有效改善鋰離子擴(kuò)散速率和電荷轉(zhuǎn)移速度,也就不能改善電解液的低溫性能。另外,電解液中的添加劑與正極材料磷酸鐵鋰的相容性不好,會影響電池的電化學(xué)性能,導(dǎo)致電池首次放電效率較低,影響電池容量發(fā)揮。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:針對以上問題,本發(fā)明提供了一種低溫磷酸鐵鋰電池及制備方法,通過采用石墨烯包覆改性的納米化磷酸鐵鋰、改性的負(fù)極材料、功能性電解液,有效提高磷酸鐵鋰導(dǎo)電性能,提高電子遷移速率,改善電池低溫下充電,提高低溫循環(huán)壽命。其采取的技術(shù)方案是:一種低溫磷酸鐵鋰電池及制備方法,特征在于包括以下步驟:(1)正負(fù)漿料制作:將正負(fù)極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑充分?jǐn)嚢杌旌铣蓾{料,所述正極活性物質(zhì)為石墨烯包覆改性的納米化磷酸鐵鋰;(2)將制備的正負(fù)極漿料經(jīng)涂布機(jī)均勻的涂布在集流體上,烘干制成正負(fù)極片;(3)電解液制作:電解液由四元有機(jī)溶劑體系、鋰鹽、添加劑組成,四元有機(jī)溶劑體系為碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯組成,鋰鹽選擇LiPF6為主,添加二氟草酸硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或兩種。(4)將隔膜、正負(fù)極極片卷繞成放入殼體,經(jīng)封裝、注液、化成分容制作成低溫磷酸鐵鋰電池。所述的負(fù)極活性物質(zhì)為中間相石墨、改性天然石墨、軟碳、硬碳中的至少一種。所述的三元有機(jī)溶劑體系按體積比為1-2∶1-2∶1-2∶1-2。所述的鋰鹽LiPF6濃度為1.1~1.2mol/L,二氟草酸硼酸鋰與雙氟磺酰亞胺鋰體積比為0.1%-2%∶0.1%-2%。所述的添加劑為碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一種。所述添加劑組分及體積比:本發(fā)明有益效果:本發(fā)明有效的提高磷酸鐵鋰導(dǎo)電性能,提高電子遷移速率,電導(dǎo)率和離子擴(kuò)散速率,降低鋰離子遷移的阻抗,改善了電解液與正負(fù)極材料之間的接觸電阻,改善低溫充電性能?!靖綀D說明】圖1-20℃/1C充電測試,圖2-20℃/1C循環(huán)測試【具體實(shí)施方式】本發(fā)明進(jìn)一步采取以下措施來實(shí)現(xiàn):實(shí)施例一:1、正極活性物選擇經(jīng)過石墨烯包覆改性和納米造粒的磷酸鐵鋰材料,其一次粒徑小于500nm。2、負(fù)極材料選擇改性天然石墨、軟碳、硬碳復(fù)配,改性天然石墨、軟碳、硬碳質(zhì)量比為7∶1.5∶1.5。3、電解液配制,電解液由四元有機(jī)溶劑體系、鋰鹽、添加劑組成;其中,四元有機(jī)溶劑體系由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DMC)、乙酸乙酯(EA)按體積比1∶1∶1∶1混合而成;鋰鹽由1.1mol/L六氟磷酸鋰(LiPF6),0.5%雙(三氟甲烷磺酰)亞胺鋰(LiTFSI)組成;添加劑包含3%氟代碳酸乙烯酯(FEC)、3%亞硫酸丙烯酯(PS)和1%碳酸亞乙烯酯(VC)。實(shí)施例二:1、正極活性物選擇經(jīng)過石墨烯包覆改性和納米造粒的磷酸鐵鋰材料,其一次粒徑小于500nm。2、負(fù)極材料選擇改性天然石墨、軟碳復(fù)配,改性天然石墨、軟碳質(zhì)量比為7∶3。3、電解液配制,電解液由四元有機(jī)溶劑體系、鋰鹽、添加劑組成;其中,四元有機(jī)溶劑體系由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、乙酸乙酯(EA)按體積比1∶1∶1混合而成;鋰鹽由1.1mol/L六氟磷酸鋰(LiPF6),1%二氟乙二酸硼酸鋰(LiODFB)組成;添加劑包含2%氟代碳酸乙烯酯(FEC)、5%碳酸丙烯酯(PC)和0.5%碳酸亞乙烯酯(VC)。實(shí)施例一、實(shí)施例二實(shí)施數(shù)據(jù):1、-20℃/1C充電測試,測試方法:(1)將電芯在常溫下分容測試其容量。(2)常溫下對電芯放電至2.0V。(3)在低溫-20℃條件下擱置16h。(4)對電芯以1C倍率充電。-20℃/1C循環(huán)測試測試方法:(1)將電芯在常溫下充滿電。(2)在低溫-20℃條件下擱置16h。(3)1C放電至2.0V,擱置20min;1C充電至3.65V,截止電流0.03C;擱置20min;(4)循環(huán)150周載止。實(shí)施案例循環(huán)周數(shù)容量保持率%案例一150周86.21%案例二150周85.41%當(dāng)前第1頁1 2 3 
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