[发明专利]一种磷酸亚铁锂软包装锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池，具体涉及磷酸亚铁锂软包装锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高比能量、循环寿命长、自放电率低等特点。但基于锂离子电池的特有电化学工作原理和电极、电解液材料的固有特性，锂离子电池也具有某些不足之处，归纳起来有以下几点：

大电流充放电过程中(即使用中)的安全问题。首先是充电过程中，锂离子沉积在保护膜上，会逐渐形成树枝状的结晶。在放电的过程中，树枝状结晶虽会溶解，但是无法百分之百的溶解，便会有残存的结晶在下次充电时继续结晶成长。最后会穿刺隔膜，造成短路；其次，在过充状况时，电压太高，导致电解质分解，产生气体和其他不安全的副反应；再者是由于锂离子电池的电解液为易燃有机溶剂，当大电流充放电而导致电池温度过高时易引起燃烧。

现阶段价格过高。现在，制约锂离子电池商业化发展的关键问题之一就是生产成本较高，这主要是因为电池需要使用以钴为主的原料来制备正极材料。

磷酸铁锂(LiFePO₄)是近三年来引起广泛关注的新型锂离子电池正极材料，磷酸铁锂由于其原料来源广泛、价格便宜(约为钴酸锂LiCoO₂的1/3)、无毒、对环境友好、无吸湿性，理论比容量高(170mAh/g)，与其他锂离子电池相比具有相对适中的工作电压(3.25V左右)。不仅兼顾了LiCoO₂、LiNiO₂和LiMnO₂材料的优点，特别是其具有热稳定好、安全性能高、循环性能好和比能量高等优点。

LiFePO₄为正极材料的锂离子电池的工作原理是：电池在充电时，锂离子从正极中脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；反之，电池放电时，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中去。

锂离子电池的LiFePO₄的充放电反应一般可用如下方程表示：

充电反应：LiFePO₄-xLi⁺-xe^-→xFePO₄+(1-x)LiFePO₄

放电反应：FePO₄+xLi⁺+xe^-→xLiFePO₄+(1-x)FePO₄

由于LiFePO₄与FePO₄具有非常相似的结构，即锂离子在脱出前后，原有晶体结构变化微小，可以保障锂离子的顺利可逆脱嵌，减少由于结构变化过大而造成的容量损失，所以LiFePO₄具有极其稳定的循环可逆性。

虽然磷酸亚铁锂动力电池具有其他材料无可比拟的一系列优点，但是它也存在一些不足之处，主要表现在：(1)电池容量偏低，安全性能有待提高；(2)纯的LiFePO₄的电导性和离子扩散性能差，从而导致电池大电流放电性能差，且现有电极材料的粘合剂为偏氟乙烯的聚合物(PVDF)，其挥发既污染环境，又危害操作人员的健康，另外PVDF价格昂贵，增加了锂离子电池的生产成本；(3)LiFePO₄的松装密度和振实密度比较低，导致生产过程中正极浆料的涂附比较困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种磷酸亚铁锂软包装锂离子电池及其工艺方法，从电解液配方、正负极材料入手，提高锂离子电池性能，同时从多个细节改善其生产工艺。

上述目的由以下技术方案实现：

一种磷酸亚铁锂软包装锂离子电池，包括电解液、正极材料及负极材料；其特征在于：所述电解液的配方组分为LiBOB、PS、BS、EC、PC、EMC、LiPF6、VC；所述正极材料组成为：LiFePO4、碳黑、粘结剂及导电剂；所述负极材料组成为：石墨、碳黑及粘结剂。

所述电解液的具体组成为：LiBOB：3％，PS：2％，BS：4％，EC：22.49％，PC：9.31％，EMC：45.75％，LiPF6：12.45％，VC：1％，以质量比计。

所述正极材料组成的具体配比为：70％～90％的LiFePO4、5％～20％的碳黑、5％～10％的粘结剂及5—15％的导电剂；所述负极材料组成的具体配比为：85％～96％的石墨、0％～2％的碳黑、4％～13％的粘结剂；均以质量比计。

所述导电剂选用Super-P或KS-6。

所述粘合剂均为丙烯酸类聚合物胶乳。