[发明专利]大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池及其制备方法，特别是涉及一种大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池及其制备方法。

背景技术

在石油资源日渐短缺、环境污染日益严重的今天，能源、资源、环境与人类社会的和谐发展日益成为社会关注的焦点，寻求开发传统石化能源的替代能源、实现无害资源产业发展、谋求人与环境的和谐显得尤为迫切。在现代社会，人们对大容量、高功率电池的需求愈来愈强烈，特别是对用于电动工具、电动自行车、摩托车、汽车动力源以及备用电源电池的要求不断提高。目前使用的动力电池主要为铅酸动力电池、镍氢电池、镍镉电池。铅酸电池中的铅，镍镉电池中的镉从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。另外在其废弃后若处理不当，仍将对环境造成二次污染。所以对环境无污染的锂离子正极材料动力电池显得尤为重要。

目前市场上的锂离子聚合物电池以常规型低容量为主，正极材料主要使用钴酸锂材料。但是钴酸锂材料的高温安全性和耐过充性能较差，所以不能用作大容量高功率聚合物锂离子动力电池的正极材料。另外，制备大容量高功率动力型聚合物锂离子电池，若使用常规卷绕式结构，其电池极片必然很长，给制片带来很大的困难，并且极片容易受损，不但会影响电池容量性能，而且会导致电池的安全性降低，另外电池内阻较高，电池大电流放电性能较差；如果采用叠片式结构，虽然可以充分利用电池的内部空间，提高电池的能量密度，降低电池的内阻，改善锂离子二次电池的大电流放电性能，但是电池在制备过程中操作不容易进行，电池一致性较差，成品和生产效率较低，另外因为电池在充电过程中正、负极片的膨胀所造成的挤压致使正、负极片在裁切过程中存在的边缘毛刺或脱落的边缘敷料刺破隔膜而发生电池短路，引起电池的安全性降低。因此，到目前为止，制备大容量高功率聚合物锂离子动力电池进展缓慢。

磷酸铁锂具有比能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉、无任何有毒有害物质、不会对环境构成任何污染等特点，是制备大容量高功率动力电池最有发展潜力的正极材料，但是磷酸铁锂加工困难，容易在制备浆料过程中吸水，造成涂布困难。随着社会的发展和科学技术的进步，锂离子聚合物电池也在不断地更新换代，人们迫切希望一种大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池及其制备方法问世。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述现有技术存在的缺陷，通过改善正极浆料的制备工艺条件，解决磷酸铁锂正极浆料制备和涂布困难，采用两个以上的电芯进行叠合的结构方式，为大容量高功率聚合物锂离子动力电池提供一种制备方法，通过该方法制作出一种大容量高功率聚合物锂离子动力电池，使该电池更好地用于电动工具、电动自行车、摩托车、汽车动力源以及备用电源电池中。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池，包括正极、负极、隔膜、聚合物凝胶电解液、电池壳体，其中正极由正极活性物质、粘结剂、导电剂和正极集流体组成，正极活性物质采用磷酸铁锂，粘结剂采用聚偏氟乙烯，导电剂采用导电炭黑、超导碳、导电石墨、鳞片石墨、碳纳米管中的一种或多种，正极集流体采用铝箔；负极由负极材料、导电剂、增稠剂、粘结剂和负极集流体组成，导电剂采用导电碳黑、超导碳、导电石墨中的一种或多种，增稠剂采用羧甲基纤维素钠，粘结剂采用丁苯橡胶，负极集流体采用铜箔，采用两个以上的电芯，制作成叠片式结构，其特征是：

正极浆料采用的材料及其重量百分比配比为：

磷酸铁锂        81％～85％

超导碳          1％～5.5％

导电炭黑        0％～2.5％

导电石墨        0％～4％

鳞片石墨        0％～2.5％

碳纳米管        0％～2％

聚偏氟乙烯      6％～7.5％；

负极浆料采用的材料及其重量百分比配比为：

负极材料        89％～91％

超导碳          1％～3.5％

导电炭黑        0％～2％

导电石墨        0％～4％

丁苯橡胶        2.5％～3.5％

羧甲基纤维素钠  1.5％～2％。

在上述技术方案中，所述负极材料采用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球或硬碳材料中的一种或多种。

电池壳体由铝塑膜冲盒而成，电池电芯为两个电芯叠合在一起组成的叠合电芯。

大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征是：包括以下步骤：