一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法
【專利摘要】一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，包括磷酸鐵鋰漿料的制備、磷酸鐵鋰正極漿料的制備以及正極極片的制備，磷酸鐵鋰正極漿料在pH值為8.5～9的堿性條件下，F(xiàn)e2+具有較穩(wěn)定的氧化還原能力，顯著提高磷酸鐵鋰電池層間結構的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命，并且對磷酸鐵鋰離子電池的一致性起到積極的作用，通過涂布溫度和涂布速度可以保證磷酸鐵鋰正極漿料中的水分被充分蒸發(fā)，防止正極極片在高溫高堿性水溶液中被腐蝕，制備出的正極極片具有較好的化學穩(wěn)定性，可以提高磷酸鐵鋰電池的循環(huán)使用壽命，尤其提高磷酸鐵鋰正極漿料的堿性環(huán)境和能力，從而提高磷酸鐵鋰電池的擱置性能和循環(huán)穩(wěn)定性，過程簡單，成本低，效果顯著，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
【專利說明】一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術領域】，尤其涉及到一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法。
【背景技術】
[0002]磷酸鐵鋰LiFePO4材料具有成本低、環(huán)境相容性好、比容量較高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，是一種極具應用潛力的鋰離子電池正極材料。但是，磷酸鐵鋰電池的制作成本比較高，限制了其在電動汽車及其儲能領域的廣泛應用。
[0003]目前降低磷酸鐵鋰電池制作成本的方法是通過工藝改進來降低磷酸鐵鋰的價格，或者通過提高磷酸鐵鋰電池的循環(huán)使用壽命來間接降低該電池的制作成本。
[0004]多數(shù)情況下磷酸鐵鋰電池的循環(huán)使用壽命為2000?3000次，提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法通常是在磷酸鐵鋰里加入一些導電劑以提高鋰電池的導電性，導電性提高既提高了循環(huán)使用壽命。或是通過在漿料中添加弱酸性或弱堿性物質(zhì)來提高鋰電池的循環(huán)使用壽命，如專利CN101841028A公開了一種提高電池循環(huán)壽命的方法，主要是在磷酸鐵鋰漿料中添加碳酸鋰弱堿性物質(zhì)以提高電池的循環(huán)使用壽命，但是存在碳酸鋰在漿料中不穩(wěn)定并造成鋰電池在后期循環(huán)過程中的穩(wěn)定性變差，同時由于磷酸鐵鋰中Fe2在不同的堿性條件下氧化還原能力不同，造成磷酸鐵鋰化學穩(wěn)定性不同，PH值過高即堿性過大會造成Fe2+的氧化能力過強，易造成電解液的分解或鋁箔的微腐蝕，并因此造成電池結構穩(wěn)定性變差和內(nèi)阻增加；PH值過低即堿性過低其Fe2+的氧化能力明顯變?nèi)酰斐蒄e2+在充放電過程中氧化還原能力變?nèi)?，從而不利于鋰離子的嵌入，不利于提高鋰電池的循環(huán)使用壽命。
[0005]選擇一種化學穩(wěn)定性強的弱酸性或弱堿性物質(zhì)并添加到磷酸鐵鋰漿料中配制成一定的PH值漿料是一種提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法之一，但目前的技術還達不到該要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供了提供一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，該方法制備出的磷酸鐵鋰正極漿料在pH值為8.5?9的堿性條件下，F(xiàn)e2+具有較穩(wěn)定的氧化還原能力，能顯著提高了磷酸鐵鋰電池層間結構的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命，并且對磷酸鐵鋰離子電池的一致性起到積極的作用。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，該方法包括磷酸鐵鋰漿料的制備、磷酸鐵鋰正極漿料的制備以及正極極片的制備，磷酸鐵鋰電池中包含正極集流體，本發(fā)明的特征如下:
⑴磷酸鐵鋰漿料的制備
稱取1666克質(zhì)量濃度為15%的粘結劑并加入到500克的二次蒸餾水中，在25r/min轉速下攪拌I小時，之后加入250克導電劑并在45飛000 r/min轉速下攪拌2小時，之后按1500克磷酸鐵鋰和500克二次蒸餾水為一批次添加量共分三批次添加，在45飛000 r/min轉速下每批次攪拌4小時得到磷酸鐵鋰漿料；
⑵磷酸鐵鋰正極漿料的制備
在所述磷酸鐵鋰漿料中加入450克質(zhì)量濃度為5?10%的C2H5COOH溶液或LiOH溶液或Li2CO3溶液并機械攪拌I小時得到磷酸鐵鋰正極漿料，所述磷酸鐵鋰正極漿料的pH值控制在8.5?9范圍；
⑶正極極片的制備
在90?110°C的涂布溫度和1.5?3m/s的涂布速度下，將pH值達到8.5?9的所述磷酸鐵鋰正極漿料均勻涂布在正極集流體上，之后在75?85°C條件下干燥12?24h，干燥后再在5?IOMpa的壓力下進行輥壓即得磷酸鐵鋰電池使用的正極極片。
[0008]上述正極集流體采用鋁箔。
[0009]上述粘結劑是LA132水性粘結劑。
[0010]上述導電劑是炭黑。
[0011]上述C2H5COOH溶液的pH值要求達到6.5?7，LiOH溶液或Li2CO3溶液的pH值要求達到9?10。
[0012]由于采用如上所述技術方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下積極效果:
1、本發(fā)明的方法具有制備操作過程簡單，成本低，效果顯著，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0013]2、本發(fā)明與【背景技術】相比，制備出的正極極片具有較好的化學穩(wěn)定性，可以提高磷酸鐵鋰電池的循環(huán)使用壽命，尤其提高磷酸鐵鋰正極漿料的堿性環(huán)境和能力，從而提高磷酸鐵鋰電池的擱置性能和循環(huán)穩(wěn)定性。
[0014]【專利附圖】

【附圖說明】
圖1是本發(fā)明與對比例的循環(huán)使用壽命曲線比較簡圖。
【具體實施方式】
[0015]在本發(fā)明的技術方案中，F(xiàn)e2+在不同的pH值條件下能呈現(xiàn)出不同的被氧化能力，影響LiFePO4中Fe2+的百分比含量進而可以影響鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，通過無數(shù)次試驗表明:本發(fā)明制備出的磷酸鐵鋰正極漿料在PH值為8.5?9的堿性條件下，F(xiàn)e2+具有較穩(wěn)定的氧化還原能力，能顯著提高了磷酸鐵鋰電池層間結構的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命，并且對磷酸鐵鋰離子電池的一致性起到積極的作用。
[0016]本發(fā)明通過磷酸鐵鋰漿料的制備可以使其pH值或位于弱酸性范圍或位于弱堿性范圍，所述弱堿性pH值范圍為10?12，所述弱酸性pH值范圍為6.5?7。第二步通過C2H5COOH溶液或LiOH溶液或Li2CO3溶液的調(diào)節(jié)可以制備出pH值在8.5?9的磷酸鐵鋰正極漿料，C2H5COOH溶液的pH值要求達到6.5?7，LiOH溶液或Li2CO3溶液的pH值要求達到9?10。第三步通過涂布溫度和涂布速度可以保證磷酸鐵鋰正極漿料中的水分被充分蒸發(fā)，防止正極極片在高溫高堿性水溶液中被腐蝕。
[0017]通過下面的實施例可以更詳細的解釋本發(fā)明，本發(fā)明并不局限于下面的實施例，公開本發(fā)明的目的旨在保護本發(fā)明范圍內(nèi)的一切變化和改進。
[0018]實施例1
⑴稱取1666克質(zhì)量濃度為15%的LA132水性粘結劑并加入到500克的二次蒸餾水中，在25r/min轉速下攪拌I小時，之后加入250克炭黑并在45飛000 r/min轉速下攪拌2小時，之后按1500克磷酸鐵鋰和500克二次蒸餾水為一批次添加量共分三批次添加，在45飛000r/min轉速下每批次攪拌4小時得到磷酸鐵鋰漿料。為了提高純度，將經(jīng)過二次蒸餾的水稱之為二次蒸餾水，不另解釋。
[0019]⑵在所述磷酸鐵鋰漿料中加入450克質(zhì)量濃度為10%的LiOH溶液并攪拌I小時得到磷酸鐵鋰正極漿料，所述磷酸鐵鋰正極漿料的PH值控制在8.5?9范圍。
[0020]⑶在100°C的涂布溫度和2m/s的涂布速度下，將pH值達到8.5?9的所述磷酸鐵鋰正極漿料均勻涂布在鋁箔上，之后在75?85°C條件下干燥12?24h，干燥后再在5?IOMpa的壓力下進行輥壓即得磷酸鐵鋰電池使用的正極極片。
[0021]實施例2
第一步與實施例1中的⑴相同。
[0022]⑵在所述磷酸鐵鋰漿料中加入450克質(zhì)量濃度為10%的Li2CO3溶液并攪拌I小時得到磷酸鐵鋰正極漿料，所述磷酸鐵鋰正極漿料的PH值控制在8.5?9范圍。
[0023]⑶在90°C的涂布溫度和3m/s的涂布速度下，將pH值達到8.5?9的所述磷酸鐵鋰正極漿料均勻涂布在鋁箔上，之后在75?85°C條件下干燥12?24h，干燥后再在5?IOMpa的壓力下進行輥壓即得磷酸鐵鋰電池使用的正極極片。
[0024]實施例3
第一步與實施例1中的⑴相同。
[0025]⑵在所述磷酸鐵鋰漿料中加入450克質(zhì)量濃度為5%的C2H5COOH溶液并攪拌I小時得到磷酸鐵鋰正極漿料，所述磷酸鐵鋰正極漿料的PH值控制在8.5?9范圍。
[0026](3)在IlO0C的涂布溫度和1.5m/s的涂布速度下，將pH值達到8.5?9的所述磷酸鐵鋰正極漿料均勻涂布在鋁箔上，之后在75?85°C條件下干燥12?24h，干燥后再在5?IOMpa的壓力下進行輥壓即得磷酸鐵鋰電池使用的正極極片。
[0027]將上述實施例1?3所得到的正極極片作為正極材料，以人造石墨作為負極材料，采用體積比1:1為LiPF6/EC+DEC為電解液、Celgard 2400膜為隔膜制備出5AH軟包電池Al、A2、A3。
[0028]對比例是以PH為10.3且未進行漿料處理的磷酸鐵鋰為正極材料，以人造石墨作為負極材料，采用體積比1:1為LiPF6/EC+DEC為電解液、Celgard 2400膜為隔膜制備出5AH軟包電池B，并作為對比例電池。
[0029]上述實施例1?3與對比例的循環(huán)使用壽命曲線比較簡圖見圖1，測試內(nèi)容和結果如下:
1、在測試程序為1C/1C的電流下，電壓范圍2.5?3.65V范圍內(nèi)進行循環(huán)測試，從圖1可以看出:經(jīng)過200次循環(huán)后，對比例電池B的容量衰減為9.59%，而上述實施例制備出的電池Al、A2、A3電池容量的衰減分別為1.13%,2.02%,2.12%。
[0030]2、對實施例制備出的電池Al、A2、A3和對比例電池B進行常溫擱置性能測試，實施例制備出的電池A1、A2、A3的月自放電率分別為0.91%,0.92%,0.95%，而對比例電池B的自放電率為2.18%。
[0031]圖1和上述結果表明，通過本發(fā)明的方法將pH值控制在8.5?9范圍而制備出的正極極片是一種提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的有效方法之一。
【權利要求】
1.一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，該方法包括磷酸鐵鋰漿料的制備、磷酸鐵鋰正極漿料的制備以及正極極片的制備，磷酸鐵鋰電池中包含正極集流體，其特征是: ⑴磷酸鐵鋰漿料的制備 稱取1666克質(zhì)量濃度為15%的粘結劑并加入到500克的二次蒸餾水中，在25r/min轉速下攪拌I小時，之后加入250克導電劑并在45飛000 r/min轉速下攪拌2小時，之后按1500克磷酸鐵鋰和500克二次蒸餾水為一批次添加量共分三批次添加，在45飛000 r/min轉速下每批次攪拌4小時得到磷酸鐵鋰漿料； ⑵磷酸鐵鋰正極漿料的制備 在所述磷酸鐵鋰漿料中加入450克質(zhì)量濃度為5?10%的C2H5COOH溶液或LiOH溶液或Li2CO3溶液并機械攪拌I小時得到磷酸鐵鋰正極漿料，所述磷酸鐵鋰正極漿料的pH值控制在8.5?9范圍； ⑶正極極片的制備 在90?110°C的涂布溫度和1.5?3m/s的涂布速度下，將pH值達到8.5?9的所述磷酸鐵鋰正極漿料均勻涂布在正極集流體上，之后在75?85°C條件下干燥12?24h，干燥后再在5?IOMpa的壓力下進行輥壓即得磷酸鐵鋰電池使用的正極極片。
2.根據(jù)權利要求1所述一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，其特征是:正極集流體采用鋁箔。
3.根據(jù)權利要求1所述一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，其特征是:粘結劑是LA132水性粘結劑。
4.根據(jù)權利要求1所述一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，其特征是:導電劑是炭黑。
5.根據(jù)權利要求1所述一種用于提高磷酸鐵鋰電池循環(huán)使用壽命的方法，其特征是:C2H5COOH溶液的pH值要求達到6.5?7，LiOH溶液或Li2CO3溶液的pH值要求達到9?10。
【文檔編號】H01M4/58GK103956460SQ201410150136
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月15日 優(yōu)先權日:2014年4月15日
【發(fā)明者】徐軍紅, 王進軍 申請人:洛陽月星新能源科技有限公司