專利名稱：一種避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以磷酸鋰鐵為正極材料制成的電池在隔 膜上產(chǎn)生黑點的方法。
背景技術(shù)：
隨著汽車保有量的增加，汽車污染問題日益嚴重。據(jù)OICA的統(tǒng)計，汽車尾氣排放 已占據(jù)全球CO2排放總量的15.9%。若汽車尾氣排放不能得到有效控制，這一數(shù)據(jù)恐將繼 續(xù)變大。另外，隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展，國際石油價格近幾年波動劇烈，加之未來石油資源的 預(yù)期減少，石油已經(jīng)成為世界經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸。出于保護環(huán)境的長遠需要，以及降低石油資 源的消耗，新能源汽車成為汽車行業(yè)新的發(fā)展方向。據(jù)研究認為，中國可以通過大力采用電 動汽車技術(shù)，將汽油需求減少70 %，從而減少30 40 %的石油進口，并將中國的石油自給 率從20%提高到將近三分之一；同時，使用電動力汽車還可以帶來每年1.65億噸CO2的減 排潛力。對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)，可插電式混合動力汽車或純電動力汽車將成為下一階段新 能源汽車的主流，而動力電池則是當(dāng)前新能源汽車技術(shù)和成本上的最大瓶頸。人類50多 年來的二次電池產(chǎn)業(yè)，因材料不同而不斷進步，從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池到鋰電池， 而鋰電池也因正極材料的演進(負極皆為碳)而有鋰鎳、鋰鈷、鋰錳及磷酸鋰鐵(又名磷酸 鐵鋰)電池(LiFePO4,簡稱鋰鐵電池)。目前汽、機車等大都使用鉛酸電池，較大的品牌有 YUASA、GS、統(tǒng)力、AC Delco等；就連現(xiàn)階段太陽能電池，主要也是以鉛酸儲存太陽光能轉(zhuǎn)換 的電能，但其因具環(huán)保問題而必須回收，應(yīng)用受限。至于手持式電子3C產(chǎn)品如筆記本電腦、 手機、數(shù)字相機、PDA等，則以鋰鈷、鋰鎳或鋰錳電池為主，但其體積、電流較小，并且還常有 過熱或爆炸等安全性問題，更無法使用于有高電流需求的車輛上。在上述現(xiàn)有技術(shù)的電池材料中，磷酸鐵鋰具有高能量密度、高功率密度、長壽命 (與車同壽命)、寬工作溫度范圍、高安全性與可靠性、低成本、環(huán)保無污染等性能，以其為 正極材料制成的磷酸鋰鐵電池具有無污染、耐高溫、高電容量等優(yōu)點，未來可望逐漸取代鉛 酸、鎳鎘、鎳氫等電池，應(yīng)用范圍更擴及太陽能、風(fēng)力發(fā)電儲能系統(tǒng)，以及汽車、機車、電動腳 踏車、高爾夫球車及電動工具機上。但目前市場上的磷酸鐵鋰材料中普遍都含有一定量的 單質(zhì)鐵和三價鐵離子或含其中的一種，而利用這種類型的材料制成電池，會導(dǎo)致電池隔膜 上產(chǎn)生黑點(主要成分為鐵元素)，而黑點一旦刺穿隔膜，就會極大地造成電池的性能和安 全性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，以解決現(xiàn)有技 術(shù)中以磷酸鋰鐵為正極材料制成的電池在隔膜上產(chǎn)生黑點從而影響電池性能及安全的缺 陷。為了達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案提出一種避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點
3的方法，該方法包括在制作電池正極之前，對磷酸鋰鐵原材料進行磁性分選，以消除其中 的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子。上述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法中，所述進行磁性分選的磁性范圍為 8000 20000 高斯。上述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法中，所述進行磁性分選的具體方法為 磁棒分選或磁性篩網(wǎng)分選。上述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法中，所述進行磁性分選的具體方式為 永磁法或電磁鐵法。本發(fā)明的技術(shù)方案是在制作磷酸鋰鐵正極材料的過程中對原材料進行磁選分選， 以消除磷酸鋰鐵正極材料中的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子，進而達到避免制成的電池隔膜上 產(chǎn)生黑點的目的，方案簡單實用，能夠大大提高磷酸鋰鐵電池的性能及安全性。


圖1為本發(fā)明的方法實施例一中正常負極面的能譜儀分析數(shù)據(jù)結(jié)果示意圖；圖2為本發(fā)明的方法實施例一中正常負極面的能譜儀分析圖像結(jié)果示意圖；圖3為本發(fā)明的方法實施例一中隔膜負極面上黑點的能譜儀分析數(shù)據(jù)結(jié)果示意 圖；圖4為本發(fā)明的方法實施例一中隔膜負極面上黑點的能譜儀分析圖像結(jié)果示意 圖；圖5為圖1與圖3的分析數(shù)據(jù)結(jié)果對比示意圖。
具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。為更好理解本發(fā)明的實際效果，以下實施例一、二均通過將采用本發(fā)明方法與現(xiàn) 有技術(shù)方法對比來進行說明。實施例一首先，稱取兩份20公斤的磷酸鐵鋰材料A和B，在制作電池電芯正極之前，將材料 A通過8000高斯的磁性分選設(shè)備，具體方式為永磁法；而材料B則按現(xiàn)有技術(shù)不進行任何 處理，為普通的磷酸鐵鋰材料。然后，將材料A和B按同樣的配方、輔材及工藝制作成18650電芯。再分別從以材 料A和B為基材制作的電芯中任意取出50個，在2. OV 4. 2V的電壓范圍內(nèi)，按0. 5C對這 100個18650電芯進行充放電循環(huán)實驗，循環(huán)次數(shù)為100次。最后，拆開這100個經(jīng)過100次充放電循環(huán)的18650電芯。通過對隔膜進行逐一 現(xiàn)場觀察可以明顯發(fā)現(xiàn)，由未經(jīng)過磁性分選的材料B所制作的每一個電芯隔膜的負極面都 有十到幾十個黑點，而由經(jīng)過磁性分選的材料A所制作的電芯隔膜都非常干凈，看不到任 何黑點。關(guān)于黑點的成因分析如下，請參考圖1 4所示其中，圖1 2分別為利用能譜 儀(EDS)對無黑點的正常負極面進行分析所得的數(shù)據(jù)結(jié)果示意圖及圖像結(jié)果示意圖，從成 分分析結(jié)果可知，正常的負極面是不含鐵元素的；圖3 4則分別為實施例一中材料B所制作的電芯隔膜負極面上黑點的能譜儀(EDS)分析數(shù)據(jù)結(jié)果示意圖及圖像結(jié)果示意圖。從以 上的成分分析結(jié)果可知，隔膜負極面黑點比正常負極面多了 4. 49%的Fe元素，而其他成分 C、0、F、P、S等元素則基本相同，無太大的差別。為更直觀的表現(xiàn)比較結(jié)果，圖5對圖1及 圖3的EDS分析數(shù)據(jù)結(jié)果進行了綜合顯示。綜上所述，隔膜負極面上黑點的主要成分可以 斷定為鐵元素，這樣一旦隔膜刺穿，將大大地降低鋰電池的安全性和電性能。再回到上述本發(fā)明實施例一可知，經(jīng)過磁性分選機的材料A所制作的電芯隔膜非 常干凈，看不到任何黑點，從而能夠大大地提高電池的安全性能和電性能。實施例二首先，稱取兩份20公斤的磷酸鐵鋰材料C和D，在制作電池電芯正極之前，將材料 C通過12000高斯的磁性分選設(shè)備，具體方式為電磁鐵法；而材料D則按現(xiàn)有技術(shù)不通過磁 性分選設(shè)備，為普通的酸鐵鋰材料。之后的方法與上述實施例一相同，同樣將材料C、D制作成18650電芯并同樣對電 芯進行循環(huán)試驗，此處不再加以贅述。最后得出的結(jié)果也與實施例一相同，由未經(jīng)過磁性分選的材料D所制作的電芯隔 膜負極面都有十到幾十個黑點，而由經(jīng)過磁性分選的材料C所制作的電芯隔膜都非常干 凈，看不到任何黑點。綜上所述可得出結(jié)論，本發(fā)明的技術(shù)方案通過在制作磷酸鋰鐵正極材料的過程中 對原材料進行磁選分選，從而消除磷酸鋰鐵正極材料中的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子，進而 達到避免制成的電池隔膜負極面上產(chǎn)生黑點的目的，能夠大大提高磷酸鋰鐵電池的性能及 安全性，而且方案簡單實用，成本較低。以上為本發(fā)明的最佳實施方式，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 能夠顯而易見地想到一些雷同、替代方案，均應(yīng)落入本發(fā)明保護的范圍。
權(quán)利要求
一種避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，其特征在于，該方法包括在制作電池正極之前，對磷酸鋰鐵原材料進行磁性分選，以消除其中的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子。
2.如權(quán)利要求1所述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，其特征在于，所述進行 磁性分選的磁性范圍為8000 20000高斯。
3.如權(quán)利要求1所述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，其特征在于，所述進行 磁性分選的具體方法為磁棒分選或磁性篩網(wǎng)分選。
4.如權(quán)利要求1所述避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，其特征在于，所述進行 磁性分選的具體方式為永磁法或電磁鐵法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種避免磷酸鋰鐵電池隔膜產(chǎn)生黑點的方法，該方法包括在制作電池正極之前，對磷酸鋰鐵原材料進行磁性分選，以消除其中的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子。本發(fā)明的技術(shù)方案是在制作磷酸鋰鐵正極材料的過程中對原材料進行磁選分選，以消除磷酸鋰鐵正極材料中的單質(zhì)鐵和/或三價鐵離子，進而達到避免制成的電池隔膜上產(chǎn)生黑點的目的，方案簡單實用，能夠大大提高磷酸鋰鐵電池的性能及安全性。
文檔編號B03C1/02GK101869869SQ20091011525
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月26日
發(fā)明者丁建民 申請人:丁建民