專利名稱：高功率鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高功率鋰離子電池。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的車船等應(yīng)急啟動電源多采用鉛酸蓄電池，近年來隨著人們環(huán)保意識的加強，對于鉛酸蓄電池所使用的鉛和硫酸的處理變得越來越棘手。鋰電池?zé)o污染，環(huán)保性，采用鋰電池來代替鉛酸電池，作為應(yīng)急啟動電源里的電池，便成為未來大勢所趨。但目前鋰電池并不具有高的放電倍率，最常見的就是在30C以內(nèi)(IC=I小時率額定容量(A.H);如8AH的電池1C=8A)。比如一節(jié)8AH的電池，其最大放電電流就是 30X8=240安培。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)大啟動電流的大型車輛。而且目前的鋰電池的成本較高，也阻礙了鋰電池的大規(guī)模應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種高功率鋰離子電池，是一種價格低廉、大電流放電性能好的高功率鋰離子電池。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種高功率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外殼；所述的正極片包括集流體和涂覆在集流體上的正極材料；所述的正極材料包括正極活性物質(zhì)、粘合劑及導(dǎo)電劑；所述的正極活性物質(zhì)包含納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰。所述正極材料的質(zhì)量百分比為正極活性物質(zhì)80、5%，粘合劑f 10%，導(dǎo)電劑I 10%。所述的納米級磷酸鐵鋰與微米級磷酸鐵鋰均為橄欖石型結(jié)構(gòu)。所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為I :7 I :9。較優(yōu)地，所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為3 :7 3 :9。所述納米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為300nm-900nm。所述微米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為2um-10um。所述正極活性物質(zhì)在集流體上的單面涂覆量為80 140g/m2。本發(fā)明具有以下有益效果
I、本發(fā)明將納米級磷酸鐵鋰與微米級磷酸鐵鋰兩種正極材料按一定比例進行混合，彌補了納米級磷酸鐵鋰電導(dǎo)率和低溫性能偏低的缺陷，從而提高了正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電率，并有效降低了正極材料成本。2、本發(fā)明制作的高功率鋰離子電池，具有良好的大電流放電性能，該電池能夠?qū)崿F(xiàn)75 C的脈沖放電及30C的持續(xù)放電。
具體實施例方式以下具體說明本發(fā)明的較佳實施例。
一種高功率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外殼；
本發(fā)明提供的高功率鋰離子電池可以采用常規(guī)的方法制備一般來說，將制備好的正極片、負(fù)極片和隔膜以疊片或卷繞的方式制作成干電芯，采用儲能焊機將頂蓋負(fù)極引出條與負(fù)極集流體銅箔進行焊接，采用超聲波焊機將頂蓋正極引出條與正極集流體鋁箔進行焊接，然后將焊好弓I出條的電芯放置于電池殼體中，注電解液后將電池殼體激光焊接密封，即可得到本發(fā)明提供的高功率鋰離子電池。所述的正極片包括集流體和涂覆在集流體上的正極材料；
所述的正極材料包括正極活性物質(zhì)、粘合劑及導(dǎo)電劑；
所述正極材料的質(zhì)量百分比為本領(lǐng)域常規(guī)的比例正極活性物質(zhì)80、5%，粘合劑I 10%，導(dǎo)電劑I 10% ；
所述的正極活性物質(zhì)包含納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰；
所述的納米級磷酸鐵鋰與微米級磷酸鐵鋰均為橄欖石型結(jié)構(gòu)，兩者以任意比例混合其結(jié)構(gòu)特性均保持不變，而且兩者通過不同顆粒尺寸的混合填充互補，能夠彌補微米級磷酸鐵鋰材料電導(dǎo)率低，倍率放電性能及低溫放電性能較差的缺陷，反之微米級磷酸鐵鋰能夠彌補納米級磷酸鐵鋰材料與基材結(jié)合力差的缺陷；
所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為I :7 I :9 ;
較優(yōu)地，所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為3 :7 3 :9 ;
所述納米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為300nm-900nm,微米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為2um-10um，以滿足對大倍率放電性能的要求；
所述正極活性物質(zhì)在集流體上的單面涂覆量為80 140g/m2，其目的在于，鋰離子在正極材料中的擴散性能對鋰離子電池大電流放電性能影響較大，所以減少正極活性物質(zhì)在集流體上的涂覆量，能夠有效的減少鋰離子遷移所受到的阻力，同時提高電池的大電流放電十生倉泛;
所述的導(dǎo)電劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)的正極導(dǎo)電劑，例如導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、乙炔黑、碳納米管中的一種或多種組合；
所述粘合劑可以為聚烯烴化合物，例如聚偏二氟乙烯或聚四氟乙烯；
所述溶劑可以為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)及四氫呋喃(THF)中的一種或多種組合；
所述集流體為鋰離子電池中常規(guī)的正極集流體，例如鋁箔或鋁網(wǎng)；本發(fā)明使用鋁箔為正極集流體；
所述的負(fù)極片包含集流體、負(fù)極活性物質(zhì)、粘合劑和導(dǎo)電劑；所述負(fù)極片的組成為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，所述負(fù)極片可以采用本領(lǐng)域已知的方法制備，負(fù)極活性物質(zhì)涂覆或填充在所述集流體上，經(jīng)過烘干和輥壓，即制成負(fù)極片；
所述的負(fù)極活性物質(zhì)可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負(fù)極材料，例如天然石墨、人造石墨、天然改性石墨、中間相炭微球中的一種或多種組合，優(yōu)選為中間相炭微球；
所述的負(fù)極粘合劑可以為含氟樹脂和聚烯烴化合物，例如丁苯橡膠(SBR)、羥甲基纖維素鈉(CMC)、丙烯酸類共聚物、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或多種組合；
所述的導(dǎo)電劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)的負(fù)極導(dǎo)電劑，例如導(dǎo)電碳黑、超導(dǎo)碳黑、乙炔黑、氣相生長納米炭纖維中的一種或多種組合；
所述的溶劑可以為N-甲基吡咯烷酮(NMP)、去離子水、蒸餾水、無水乙醇或正丁醇中的一種或多種。所述的集流體為鋰離子電池中常規(guī)的負(fù)極集流體，例如銅箔或銅網(wǎng)；本發(fā)明使用銅箔為負(fù)極集流體；
所述的隔膜置于正極片與負(fù)極片之間，隔膜可以是無紡布或合成樹脂微孔膜，例如聚乙烯微孔膜、聚丙烯微孔膜、聚乙烯聚丙烯復(fù)合微孔膜，所述隔膜的種類和性能為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知。
所述的電解液包含電解質(zhì)鋰鹽和非水有機溶劑；電解質(zhì)鋰鹽可以為LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiC104、LiBOB等鋰鹽；有機溶劑可以選用鏈狀酸酯和環(huán)狀酸酯混合溶液， 其中鏈狀酸酯可以為碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的一種或多種組合，環(huán)狀酸酯可以為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)中的一種或多種組合。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.ー種高功率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外殼；所述的正極片包括集流體和涂覆在集流體上的正極材料；所述的正極材料包括正極活性物質(zhì)、粘合劑及導(dǎo)電劑；其特征在于，所述的正極活性物質(zhì)包含納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰。
2.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述正極材料的質(zhì)量百分比為正極活性物質(zhì)80 95%，粘合劑I 10%，導(dǎo)電劑I 10%。
3.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述的納米級磷酸鐵鋰與微米級磷酸鐵鋰均為橄欖石型結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為I :7 I :9。
5.如權(quán)利要求4所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，較優(yōu)地，所述的納米級磷酸鐵鋰和微米級磷酸鐵鋰的重量比為3 :7 3 :9。
6.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述納米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為300nm-900nm。
7.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述微米級磷酸鐵鋰中的中粒徑D50分布為2um-10um。
8.如權(quán)利要求I所述的高功率鋰離子電池，其特征在于，所述正極活性物質(zhì)在集流體上的單面涂覆量為80 140g/m2。
全文摘要
一種高功率鋰離子電池，包括正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液及外殼，正極片包括集流體和涂覆在集流體上的正極材料，將納米級磷酸鐵鋰與微米級磷酸鐵鋰兩種正極材料按一定比例進行混合，彌補了納米級磷酸鐵鋰電導(dǎo)率和低溫性能偏低的缺陷，從而提高了正極活性物質(zhì)的導(dǎo)電率，并有效降低了正極材料成本，本發(fā)明制作的高功率鋰離子電池，具有良好的大電流放電性能，該電池能夠?qū)崿F(xiàn)75Ｃ的脈沖放電及30C的持續(xù)放電。
文檔編號H01M4/136GK102683743SQ201210215529
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者張忠仁, 楊康, 沈靜, 范曄平, 馬永勝 申請人:上海廣為拓浦電源有限公司, 上海廣為電器工具有限公司, 上海廣為美線電源電器有限公司