[发明专利]40AH磷酸铁锂方形电池及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂电池及其制作工艺。

背景技术

    能源危机、资源短缺、环境污染是人类生存面临的三大严峻挑战，寻找干净、可再生、资源节约型的二次资源是实现人类社会可持续发展要解决的重要任务。

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对高能量密度的电池需求愈来愈强烈，锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池发展的趋势。现已广泛应用于无线通讯、数码相机等便携电器，并逐步在航空、国防、潜艇等特殊领域广泛应用。

LiCoO₂是制作锂电池最早使用的正极材料，因其易于合成、电压平台高、比能量适中等优点，已在小型电池中得到应用。然而LiCoO₂资源紧缺、价格昂贵以及过充电不安全性决定了它不可能在大容量电池中得到广泛应用。LiMn₂O₄ 是另一种制作锂电池的正极材料，因其容量低，高温循环性能差，也限制了它的广泛应用。LiFePO₄是再一种制作锂电池的正极材料，不仅比容量高，特别是其热稳定好、安全性能优越、循环性能好的突出特点，被认为是锂电池正极理想的制作材料。

虽然磷酸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、纯的LiFePO₄的电导性和离子扩散性能差。2、LiFePO₄的松装密度和振实密度比较低，不易加工。

因此，磷酸铁锂动力电池的产品性能及制作工艺需要进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种40AH磷酸铁锂方形电池的制作工艺，该工艺步骤简单，制成的锂电池电导性和离子扩散性能好。

为了实现上述目的，采用的技术解决方案是：

40AH磷酸铁锂方形电池的制作工艺，包括以下步骤：（1）配料、（2）涂布、（3） 烘烤、（4）辊压、（5）电池极片制作、（6）叠片操作、（7）电池装配、（8）热封、（9）注液、（10）化成、（11）分容；

对以下步骤进行改进：

（1）配料：

配制以水为介质的正极浆料，所需材料有：水系胶3%～5%，磷酸铁锂89%～95%，超导炭黑0.5%～4%，导电石墨0.5%～4%，锂盐0.5%～1%，将水系胶加入到水中进行搅拌稀释，加入超导炭黑和导电石墨搅拌，最后加入磷酸铁锂和锂盐搅拌成浆料；

配制以水为介质的负极浆料，所需材料有：石墨91%～96%，羧甲基纤维素钠1%～3%，超导炭黑0.1%～2%，丁苯橡胶2%～4%；将羧甲基纤维素钠加入水中搅拌，静置沉淀后，加入超导炭黑和石墨搅拌，最后加入丁苯橡胶搅拌成浆料；

（2）涂布：

将过筛后的正极和负极浆料分别均匀地涂覆在对应的正极集流体和负极集流体上，并留出未涂覆区域，作为极耳区，然后放入涂布机烘箱烘烤，此过程使用四段温度烘烤，正极片第一段烘烤温度在55℃～65℃之间，第二段烘烤温度在75℃～100℃之间、第三段烘烤温度在75℃～100℃之间，第四段烘烤温度在60℃～80℃之间；负极片第一段烘烤温度在50℃～65℃之间，第二段烘烤温度在60℃～90℃之间、第三段烘烤温度在65℃～90℃，第四段烘烤温度在60℃～80℃之间；涂布的线速度正极集流体为每分钟4.5米，负极集流体为每分钟5米，涂布完成后，对各极片进行切片；

（3）烘烤：

将切片进行烘烤，在真空烤箱中烘烤24小时，真空度不低于-0.08MPa，烘烤温度为100℃，每隔2～4小时换气一次，换气后保持30分钟，然后再次抽真空，烘烤时间结束，温度降至45℃以下，将切片拿出烤箱，然后转到下一工序；

（4）辊压：

辊压工序，将正极片辊压至厚度在130μm～160μm，压实密度在1.9g/cm³～2.3g/cm³；将负极片辊压至厚度在85μm～105μm，压实密度在1.3g/cm³～1.6g/cm³；

（5）电池极片制作：

正极片裁切为带有一个极耳的矩形片，负极裁切为带有一个极耳的矩形片；

正极片尺寸为106mm*100mm；

负极片尺寸为111mm*105mm。

进一步，所述（1）配料：