[发明专利]一种磷酸铁锂电池制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池生产方法，特别是一种具有优异快速充放电性能、长循环寿命的磷酸铁锂电池制作方法。

背景技术

环境污染、资源短缺、石油危机等迫使人类使用清洁、可再生能源。一方面以电代替石油，降低城市污染，发展电动车是当务之急；另一方面开发和利用新能源，调节电网峰谷用电，有效的储存和利用低谷电量，而二次电池尤其是大容量型二次电池则成为电动车和储存低谷电能技术的关键。

锂离子电池以其单体工作电压高、高比能量密度、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等优点。尤其是正极材料使用磷酸铁锂（LiFePO4）所制作的锂离子电池，以其材料稳定性好、安全性能好、成本低、循环寿命长等优点，更适合制作成大容量动力电池，以用在电动车和储存低谷电能方面。

由于磷酸铁锂（LiFePO4）材料自身的缺点，锂离子在磷酸铁锂（LiFePO4）材料颗粒内部扩散速率较低，且材料的电子导电性也较差。虽然现在人们针对磷酸铁锂材料的缺点采用掺杂、表面包覆、减小材料粒径等方法处理，但目前的磷酸铁锂电池制作过程中，正负极混料时所加入的碳元素物质导电剂大多比表面积较低，因此，目前的磷酸铁锂电池用作动力电池时，其低温性能、快速充放电性能、快速充放电时的循环寿命等性能尚难以达到较高的水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异快速充放电性能的长循环寿命的磷酸铁锂电池的制作方法。

本发明的技术方案涉及磷酸铁锂电池制作中正负极浆料制备时的物料混合，按现有工艺准备正负极物料，其改进之处是正负极物料混合时加入总粉料重量1.0%～15%的比表面积为80～5000㎡/g的碳元素物质。

上述所加入的高比表面积碳元素物质为活性炭、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、导电碳黑中的一种或是几种任意比例的混合物。

本发明在正负极混料时，均加入高比表面积的碳元素物质，经搅拌混合制成浆料，将浆料分别涂敷在铝箔和铜箔上，然后经过压片、制片、装配、注液、化成、封口，即制成具有优异快速充放电性能的长循环寿命的磷酸铁锂电池。压片、制片、装配、注液、化成、封口等工艺采用正常磷酸铁锂电池制作工艺。

本发明在正负极物料中加入高比面积碳元素物质后制作的磷酸铁锂电池与普通磷酸铁锂电池相比具有以下两个优点：

（1） 具有优异的快速充放电性能；

加入高比表面积的炭元素物质，以增加磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料及负极材料的颗粒和高比表面积炭元素物质的接触面积，从而增强制作成极片的导电性，使磷酸铁锂电池可以实现3C～20C的快速充放电性能。

（2）可以显著提高快速充放电时磷酸铁锂电池的循环寿命。

加入高比表面积的炭元素物质，增强了制作成极片的导电性，减短快速充放电时锂离子在极片表面停留时间，降低锂枝晶形成的可能性，从而提高磷酸铁锂电池在快速充放电时的循环寿命。

具体实施方式

实例1：制作可进行3～5倍率充放电循环的长寿命磷酸铁锂电池。

在正极混料时加入总粉料（按常规工艺准备，下同），重量的1%比表面积为250m²/g的碳纳米管和2%比表面积为360m²/g石墨烯的混合物；在负极混料时加入总粉料重量的1%比表面积为250m²/g碳纳米管和1.5%比表面积为100m²/g导电碳黑的混合物；经搅拌混合制成浆料，将浆料分别涂敷在铝箔和铜箔上，然后经过常规压片、制片、装配、注液、化成、封口即制成可进行3～5倍率充放电循环磷酸铁锂电池。电池在进行3倍率充放电循环测试时，循环2000次后，电池的放电容量仍保持在初始容量的90%以上。

实例2：制作可进行7～10倍率充放电循环的长寿命磷酸铁锂电池。

在正极混料时加入总粉料重量的3%比表面积为4000m²/g的活性炭和2%比表面积为360m²/g石墨烯的混合物；在负极混料时加入总粉料重量的1.5%比表面积为360m²/g石墨烯和2%比表面积为100m²/g导电碳黑的混合物；经搅拌混合制成浆料，将浆料分别涂敷在铝箔和铜箔上，然后经过常规压片、制片、装配、注液、化成、封口即制成可进行7～10倍率充放电循环磷酸铁锂电池。电池在进行8倍率充放电循环测试时，循环3000次后，电池的放电容量仍保持在初始容量的88%以上。