[发明专利]一种低温磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低温磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液；所述正极片由包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂的正极浆料涂布到正极集流体上制成；所述正极活性物质为Ti₃SiC₂改性的碳包覆的磷酸铁锂；所述正极导电剂为碳纳米管和石墨烯；所述负极片由包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂、增稠剂和负极溶剂的负极浆料涂布到负极集流体上制成；所述负极活性物质为人造石墨和中间相碳微球；所述负极导电剂为碳纳米管和石墨烯。实验结果表明，本发明中的电池在‑20℃下的放电容量为2488mAh，为室温容量的88.13％；‑40℃的放电容量为2215mAh，为室温放电容量的78.46％。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低温磷酸铁锂电池及其制备方法。

背景技术

日益突出的环境问题和资源问题促进了以风能和太阳能为代表的新能源的迅猛发展，目前，这些可再生能源的发展都面临电力品质差和并网难的瓶颈问题。同时，现阶段用户对电能质量和电力品质要求越来越高，传统的电力系统已经不能很好的满足用户的需求，坚强型智能电网和微电网等电网新技术应运而生。储能技术被视为解决新能源发电并网、建设智能电网的关键技术。作为锂离子电池储能关键零部件的储能电池，磷酸铁锂电池具有高安全性、循环寿命长、储存容量高、耐高温等优点是储能电池较理想的选择。但由于磷酸铁锂固有晶体结构，其电子电导率低，导致磷酸铁锂电池低温充放电性能差，不能满足在-20℃以下温度条件下使用，限制了其寒冷地区的应用范围。

目前，改善磷酸铁锂电池低温性能主要是通过在电解液中添加适合低温性能的添加剂，如硫酸丙烯酯等。通过改善磷酸铁锂电池在-20℃下，放电容量一般在70％左右，但在-40℃下却无法放电或者放电时间短，放电容量不超过30％，无法满足在-40℃下储能要求。

因此，改善磷酸铁锂电池在低温条件下的充放电性能，对磷酸铁锂电池扩大在储能领域应用范围至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温磷酸铁锂电池及其制备方法，本发明中的磷酸铁锂电池能够在-40℃以下的极寒温度下使用。

本发明提供一种低温磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、隔膜和电解液；

所述正极片由包括正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂的正极浆料涂布到正极集流体上制成；

所述正极活性物质为Ti₃SiC₂改性的碳包覆的磷酸铁锂；所述正极导电剂为碳纳米管和石墨烯；

所述负极片由包括负极活性物质、负极导电剂、负极粘结剂、增稠剂和负极溶剂的负极浆料涂布到负极集流体上制成；

所述负极活性物质为人造石墨和中间相碳微球；所述负极导电剂为碳纳米管和石墨烯。

优选的，所述正极导电剂中，碳纳米管和石墨烯的质量比为1:99～99:1。

优选的，Ti₃SiC₂改性的碳包覆的磷酸铁锂的粒径为D50＜1μm。

优选的，在所述正极浆料中，所述正极活性物质、正极导电剂和正极粘结剂的质量比为(88～98)：(1～10)：(1～10)。

优选的，所述正极集流体为具有纳米石墨涂层的铝箔；

所述纳米石墨涂层的厚度为200～600nm。

优选的，所述负极活性物质中，人造石墨和中间相碳微球的质量比为(1～9)：1。

优选的，所述负极导电剂中，碳纳米管和石墨烯的质量比为1:99～99:1。

优选的，所述负极集流体为具有纳米石墨涂层的铜箔；