[发明专利]一种软包装水系磷酸铁锂动力电池及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种软包装水系磷酸铁锂动力电池及其制备方法。

背景技术

随着传统不可再生能源的不断减少，以及全球环境恶化问题的不断出现，人类对新能源的研究和开发也变得越来越迫切。锂离子电池以其高能量密度、高能量效率、环境友好性等优点成为近年来的研究热点之一，在众多的锂离子电池种类中，磷酸铁锂电池以其结构稳定、无污染、安全性好、寿命长等优点，在大型动力电池及储能领域前景广阔。

目前行业内锂离子电池多使用油系胶聚偏二氟乙烯配比使用N-甲基吡咯烷酮溶剂制备正极，但目前市场聚偏二氟乙烯短缺，需要进口，价格偏高，而N-甲基吡咯烷酮的成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是开发一种软包装水系磷酸铁锂动力电池，解决油系锂离子电池粘合剂短缺的问题，在保证电池性能的前提下，有效降低电池制作成本。

一种软包装水系磷酸铁锂动力电池，其中，

电池的正极材料包括溶剂、磷酸铁锂、导电剂、和正极水性粘合剂，其质量比为（70-100）：（85-92）：（4-7）：（3-10）；

电池的负极材料包括溶剂、活性物质、导电剂、和负极水性粘合剂，其质量比为（100-130）：（90-95）：（1-3）：（3-7）；

其中，所述溶剂为蒸馏水或去离子水；所述活性物质为中间相炭微球或石墨或硅碳合金或钛酸锂；所述导电剂为碳黑导电剂和石墨导电剂两种之一或二者的混合物；所述正极水性粘合剂为丙烯腈多元共聚物的水分散液；所述负极水性粘合剂为丁苯橡胶；所述电池为叠片结构软包装电池。

本发明所述的软包装水系磷酸铁锂动力电池，其中所述电池的正极使用厚度为15-25μm的铝箔，负极使用厚度为9-16μm的铜箔；正极耳为铝带或铝转镍带，厚度0.2-0.3mm，宽度20-60mm；负极耳为铜镀镍，厚度0.2-0.3mm，宽度20-60mm；铝塑膜厚度为0.113或0.152mm。

本发明所述的软包装水系磷酸铁锂动力电池，其中所述电池的隔膜采用聚烯烃单层或多层复合隔膜，厚度为30-40μm；电解液为以六氟磷酸锂为溶质的碳酸酯类多组分有机混合物。

一种制备所述的软包装水系磷酸铁锂动力电池的方法，包括如下步骤：

（1）制备正极：使用蒸馏水或去离子水作为溶剂，将磷酸铁锂、导电剂、和水性粘合剂按比例制浆后涂布在铝箔上；

（2）制备负极：使用蒸馏水或去离子水作为溶剂，将活性物质、导电剂、和水性粘合剂按比例制浆后涂布在铜箔上；

（3）正负极极片经冲片后放入真空烘箱烘烤。

本发明所述的制备方法，具体包括如下步骤：

（1）制备正极：首先将水性粘合剂溶于蒸馏水或去离子水中，低速20Hz搅拌20min，；再加入预先混合好的磷酸铁锂与导电剂，高速50Hz分散，时间4h，得到浆料，所述浆料粘度控制在4000-6000mPa·s，用自动涂布机涂布在铝箔上；

（2）制备负极：首先将羧甲基纤维素钠溶于蒸馏水或去离子水中，加入丁苯橡胶，低速30Hz搅拌30min，再加入预先混合好的负极活性物质，高速50Hz分散，时间3h，用自动涂布机涂布在铜箔上；

（3）正负极极片经冲片后放入真空烘箱烘烤24h，每4h充氮气换气，真空度≤0.09Mpa。

本发明所述的制备方法，其中步骤（3）中采用电芯烘烤48h后注液、化成、分容，电解液为LiPF₆有机溶液体系，隔膜采用聚烯烃单层或多层复合隔膜，隔膜厚度30-40μm。

本发明所述的制备方法，其中步骤（1）中所述正极片涂布时烘箱分段控温，第1-3段温度30-50℃，第4-5段温度60-80℃，第6-8段温度50-70℃，涂布走速在3.0-5.0m/min。

本发明软包装水系磷酸铁锂动力电池与现有技术不同之处及有益效果：

（1）使用水性粘合剂替代油性粘合剂，目前水系胶技术成熟，国内可批量生产，解决了油性粘合剂短缺问题，使用蒸馏水或去离子水替代油系溶剂N-甲基吡咯烷酮，降低成本，对环境更加友好；

（2）正极片涂布时烘箱分段控温，第1-3段温度30-50℃，第4-5段温度60-80℃，第6-8段温度50-70℃，较油系正极涂布烘箱温度低20℃左右，节能减耗，降低电池制作成本。

（3）采用本发明制备的电池，采用软包装，起高了电池的安全性，质量很轻，提高比能量，性能更优。