一種鋰離子電池及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]動(dòng)力鋰離子電池做為新一代綠色能源被廣泛的應(yīng)用到電動(dòng)汽車、商務(wù)用車中并得到了客戶們的一致好評(píng)和越來越受到客戶們的喜愛?？焖俪潆?、續(xù)航遠(yuǎn)、壽命長無疑是電動(dòng)汽車未來的發(fā)展方向。這就要求動(dòng)力離子電池具有優(yōu)異的倍率性能和循環(huán)性能，同時(shí)具有更高的能量密度。磷酸鐵鋰作為鋰離子動(dòng)力電池材料，具有無毒、無污染、安全性能好、原材料來源廣泛、價(jià)格便宜、等優(yōu)點(diǎn)，是其它材料所無法相比的。但是在以磷酸鐵鋰為原料的鋰離子電池中，磷酸鐵鋰存在導(dǎo)電性差、鋰離子擴(kuò)散速度慢、高倍率充放電時(shí)實(shí)際比容量低的問題，成為制約鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)難點(diǎn)。
[0003]目前提高磷酸鐵鋰類鋰離子電池倍率性能的方法主要是通過添加導(dǎo)電劑及其優(yōu)化電池設(shè)計(jì)，而在正極材料中添加導(dǎo)電劑是最常用的、效果最好的方法。目前的導(dǎo)電劑主要有SP(炭黑導(dǎo)電劑)和KS_6(石墨導(dǎo)電劑)復(fù)合，SP和KS-6導(dǎo)電性一般，與碳納米管相比導(dǎo)電性較差，影響電池的倍率性能，并且導(dǎo)電劑所占比例多，影響了活性物質(zhì)在極片中所占的比例，從而影響容量提升;SP為小粒徑導(dǎo)電劑，阻礙傳質(zhì)，影響正極容量的有效發(fā)揮，并最終影響鋰離子電池能量密度的提高;在電池的充放電過程中，鋰離子會(huì)因?yàn)镾EI膜(固體電解質(zhì)界面膜)的不斷形成-破壞-形成而被消耗，最終影響循環(huán)壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提高磷酸鐵鋰類鋰離子電池的導(dǎo)電性同時(shí)兼顧正極克容量的發(fā)揮，提高鋰離子電池的容量，增強(qiáng)鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池，包括一正極片、一負(fù)極片、一隔膜、電解液和電池殼體，其特征在于，所述正極片包括一集流體，所述集流體上涂覆有漿料層，所述漿料層的成分包括磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰和PVDF;所述磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰、PVDF的質(zhì)量比為:91-96.4:1.5-4.5:0.1-1:2-4。
[0006]進(jìn)一步地，所述磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰、PVDF的質(zhì)量比為:95:2:0.5:2.5。
[0007]進(jìn)一步地，所述有機(jī)鋰包括甲基鋰、丁基鋰、仲丁基鋰、正已基鋰、苯基鋰中的至少一種。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)按質(zhì)量比稱取磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰和PVDF，并按量稱取NMP(N_甲基吡咯烷酮)；取出一部分NMP，將PVDF溶解于其中，配制成膠液；
[0010](2)將碳納米管、有機(jī)鋰加入到剩余匪P中，先高速分散，再進(jìn)行超聲分散，然后加入磷酸鐵鋰再進(jìn)行第二次高速分散，制得分散漿料；
[0011](3)將膠液加入到分散漿料中進(jìn)行高速混合分散，制得正極漿料；
[0012](4)將正極漿料涂覆到集流體上，制得正極片；
[0013](5)裝配電池；
[0014]所述磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰、PVDF的質(zhì)量比為:91-96.4:1.5-4.5:0.1-1:2-4。
[0015]進(jìn)一步地，所述磷酸鐵鋰、碳納米管、有機(jī)鋰、PVDF的質(zhì)量比為:95:2:0.5:2.5。
[0016]進(jìn)一步地，所述步驟(I)中按量稱取匪P是指NMP與所稱取的四種固體物質(zhì)的質(zhì)量比為40%-50%:1。
[0017]進(jìn)一步地，所述膠液濃度為5%-20%。
[0018]進(jìn)一步地，所述步驟(2)中的高速分散的條件為:真空條件，公轉(zhuǎn)20-45rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))，自轉(zhuǎn)1000-2500rpm;所述高速分散的時(shí)間為0.8_1.2h;所述第二次高速分散的時(shí)間為3.5-4.5h。
[0019]進(jìn)一步地，所述超聲分散的頻率為15-20KHz，功率為200-300W，所述超聲分散的時(shí)間為 25-35min。
[°02°]進(jìn)一步地，所述步驟(3)中的高速混合分散的條件為:真空條件，公轉(zhuǎn)20-45rpm，自轉(zhuǎn)1000-2500rpm ；所述高速混合分散的時(shí)間為1.8_2.3h。
[0021]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于:本發(fā)明提供的一種鋰離子電池，電池正極片中的漿料層的成分包括磷酸鐵鋰、碳納米管導(dǎo)電劑、有機(jī)鋰、粘結(jié)劑PVDF。碳納米管增強(qiáng)了磷酸鐵鋰間、活性物質(zhì)顆粒與集流體間的導(dǎo)電性，從而降低了因?yàn)殡娮釉陔姌O中的局部積累而產(chǎn)生的極化，提高了電池的導(dǎo)電性；同時(shí)碳納米管的導(dǎo)電性比SP、KS-6更優(yōu)，能夠減少導(dǎo)電劑的含量，使電池具有更高的容量，并且碳納米管很強(qiáng)的韌性使得導(dǎo)電劑與正極活性物質(zhì)緊密接觸，從而為電子在電極中的運(yùn)輸提供了極其方便的通道，改善了電池的循環(huán)性能。在電池反應(yīng)中有機(jī)鋰的鋰離子能夠補(bǔ)償因形成SEI膜和碳納米缺陷造成嵌鋰而消耗的鋰離子，提高了電池的克容量。提高電池的導(dǎo)電性同時(shí)兼顧正極克容量的發(fā)揮，提高了鋰離子電池的容量，增強(qiáng)了鋰離子電池的倍率性能和循環(huán)性能。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的正極片SEM圖。
[0023]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的鋰離子電池與常規(guī)鋰離子電池克容量對(duì)比圖。
[0024]圖3a是本發(fā)明實(shí)施例中的鋰離子電池與常規(guī)鋰離子電池倍率充電曲線對(duì)比圖；圖3b是本發(fā)明的鋰離子電池與常規(guī)鋰離子電池倍率放電曲線對(duì)比圖。
[0025]圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的鋰離子電池與常規(guī)鋰離子電池循環(huán)曲線對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]本發(fā)明的鋰離子電池的正極片由磷酸鐵鋰、碳納米管導(dǎo)電劑、有機(jī)鋰、粘結(jié)劑PVDF和集流體組成。碳納米管是具有良好導(dǎo)電性能的一維量子導(dǎo)線，可以增強(qiáng)磷酸鐵鋰間、活性物質(zhì)顆粒與集流體間的導(dǎo)電性，從而降低了因?yàn)殡娮釉陔姌O中的局部積累而產(chǎn)生的極化，有利于提高電池的導(dǎo)電性，同時(shí)碳納米管比SP、KS-6具有更優(yōu)異的導(dǎo)電性，能夠減少導(dǎo)電劑的含量，提升活性物質(zhì)的含量，從而使電池具有更高的容量，并且碳納米管具有很強(qiáng)的韌性，其特有的纖維結(jié)構(gòu)能夠結(jié)成結(jié)實(shí)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)將正負(fù)極活性物質(zhì)牢牢地網(wǎng)住，使得導(dǎo)電劑與正極活性物質(zhì)緊密接觸，從而為電子在電極中的運(yùn)輸提供了極其方便的通道，改善了電池的循環(huán)性能。在電池反應(yīng)中有機(jī)鋰的鋰離子能夠補(bǔ)償因形成SEI膜和碳納米缺陷造成嵌鋰而消耗的鋰離子，提高了電池的克容量。碳納米管表面缺陷少，缺乏活性基團(tuán)，在各種溶劑中的溶解度都很低，難于分散，往往通過添加十二烷基苯磺酸鈉、十二基硫酸鈉等表面有機(jī)活性劑來活化碳納米管，添加有機(jī)鋰不僅可以補(bǔ)償鋰離子消耗，同時(shí)還可以起到表面活化劑作用。
[0028]按照本發(fā)明的技術(shù)方案制備鋰電池，步驟如下:
[0029](I