[发明专利]磷酸铁锂聚合物锂离子电池正极膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种磷酸铁锂聚合物锂离子电池的正极膜。

背景技术

锂离子具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应等特点，而且绿色环保，无污染，因此被广泛应用在手机、笔记本电脑以及MP3等数码产品中，同时在电动汽车、电动自行车、国防装备等电池方面也开始了应用。

锂离子电池根据使用的电解液又可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。聚合物锂离子电池因其电解质为固体或凝胶态，无液体泄露，电池外形可塑性强(可制成各种形状) ，有优异的安全性，在动力电池上的应用有着明显的优势。

    基于安全性考虑，动力电池倾向于选择安全性较高的磷酸铁锂材料作为正极。目前商品化的聚合物锂离子电池，有采用Bellcore方法（U.S.patent 5,296,318）生产，该方法制造锂离子电池，其工艺是正负极膜涂布于聚酯薄膜上，然后再与集流体复合成一体。该种正负极膜要求具有良好的柔韧性，便于下道工序与集流体复合。

    磷酸铁锂材料具有粒径小，比表面积大的特点，正极浆料涂布时韧性不足，易脆易断裂，容易打卷，不便于生产。

本发明所要解决的技术问题是克服目前聚合物锂离子电池正极膜的不足，以及在涂布和辊压工序操作时存在的不足，而发明的一种磷酸铁锂聚合物锂离子电池的正极膜。

发明内容

本发明为达到目的而提供了一种磷酸铁锂聚合物锂离子电池的正极膜，所采用的技术方案是：本发明采用丙酮为溶剂，将磷酸铁锂正极材料，导电剂，高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电石墨，低支链结构低孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑,增塑剂，PVDF/HFP均匀混合，配成浆料，再将浆料均匀涂布在聚酯薄膜的基材上，通过干燥，得到磷酸铁锂正极膜。

 本发明的磷酸铁锂聚合物锂离子电池正极膜，其特征在于所述浆料配置如下：重量比3%-4%的PVDF/HFP，3%-4%的邻苯二甲酸二丁酯，1.5%-2%的高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，0.5%-6%的低支链结构低孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，28%-30%的磷酸铁锂均匀混合在60%-65%的丙酮中，配置成浆料。

本发明所述的磷酸铁锂聚合物锂离子电池正极膜，其特征在于所述高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，其原始颗粒度为30-50nm，比表面积为60-70m²/g，吸油值280-300ml DBP/100g。所述低支链结构低孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，其原始颗粒度为20-30nm，比表面积110-120m²/g，吸油值130-150ml DBP/100g。

本发明所述配成浆料之前，先将磷酸铁锂正极材料、导电石墨、PVDF/HFP粉料干燥；其中：将磷酸铁锂110℃干燥4h，导电炭黑用200℃干燥4h， PVDF/HFP 80℃干燥4h。

本发明所述浆料配置将3%wt的PVDF/HFP溶解在66%wt丙酮中，搅拌温度控制在38℃-42℃；待PVDF/HFP完全溶解澄清后，加入3%wt邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀；然后加入0.5%wt的低支链结构低孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，1.9%wt高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，25.5%wt磷酸铁锂，搅拌均匀，溶液即配制完成；整个搅拌过程用时12-16h。

本发明还可以进行所述浆料配置时，将3.7%wt的PVDF/HFP溶解在62%wt丙酮中，搅拌温度控制在38℃-42℃；待PVDF/HFP完全溶解澄清后，加入3.5%wt邻苯二甲酸二丁酯，搅拌均匀；然后加入0.6%wt的低支链结构低孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，1.9%wt高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，28.5%wt磷酸铁锂，搅拌均匀，溶液即配制完成；整个搅拌过程用时约12-16h。

本发明的浆料经真空除泡，采用150目过滤后，均匀涂布在聚酯薄膜上，控制涂布厚度为160um±10um，经干燥出去丙酮，即得到磷酸铁锂聚合物锂离子电池正极膜。所述磷酸铁锂聚合物锂离子电池正极膜，其厚度控制在200um以下，如果厚度偏厚，膜片上下两面干燥时，溶剂挥发速率不同，应力不均匀，膜片容易打卷。

本发明所述低支链结构低孔隙的炭黑聚集体导电炭黑与高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑相比，与PVDF/HFP有更好的亲和性，易与PVDF/HFP形成网状结构，且低支链结构低孔隙的炭黑聚集体导电炭黑的强度高于高支链结构高孔隙的炭黑聚集体的导电炭黑，两者混合使用，可以改善磷酸铁锂正极膜脆和断裂的现象。