[发明专利]一种大容量高倍率水系磷酸铁锂电池及其制备方法

说明书

本发明涉及锂离子动力电池领域，具体涉及一种大容量高倍率水系磷酸铁锂电池及其制备方法。所述电池包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳，其特征在于：所述正极浆料为碳包覆磷酸铁锂、石墨烯复合浆料、导电剂、水性粘结剂混合而成，正极集流体为涂炭铝箔，负极为人造石墨，隔膜为PP陶瓷隔膜。磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好等优点，而石墨烯具有优良的导电性和电子传输通道，可以提高主材含量，能够显著的提升电极的导电性，降低导电剂的用量。涂炭铝箔作为正极集流体可以提升锂电产品性能，改善放电倍率，降低电池内阻，提高与活性物质的粘附力，改善磷酸铁锂的加工性能。以水作为溶剂相比NMP，可以降低对人体的伤害、减少污染环境。

技术领域

本发明涉及锂离子动力电池领域，具体涉及一种大容量高倍率水系磷酸铁锂电池及其制备方法。

背景技术

随着全球都在重视环境问题，各大汽车厂商也大力推广新能源汽车，锂电池技术应用是必不可少的，它不仅可以用于电子产品，电动工具，储能甚至在电动汽车中也被公认为不然的选择。

磷酸铁锂作为锂电池材料是近几年才出现的事，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。磷酸铁锂具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点，是新一代锂离子电池的理想正极材料。但磷酸铁锂由于其材料自身的缺陷，导电性能差，锂离子扩散速度慢，倍率性能较差。目前一般通过碳包覆改善磷酸铁锂电导率，然而仅通过碳包覆难以得到高倍率的磷酸铁锂电池。高倍率充放电时实际比容量低，这个问题是制约磷酸铁锂产业发展的一个难点。

石墨烯具有优良的导电性和电子传输通道，其片状结构能够与活性物质颗粒形成很好的接触，在正极浆料中掺杂一定量的石墨烯可以提高主材含量，作为导电剂能够显著的提升电极的导电性，降低导电剂的用量。涂炭铝箔为锂电产业带来技术革新和产业提升，以涂炭铝箔作为正极集流体可以提升锂电产品性能，改善放电倍率，降低电池内阻，提高活性物质与集流体的粘附力，改善磷酸铁锂的加工性能。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，降低锂离子电池内阻，提高正极克容量的发挥和倍率性能，减少环境污染，提供一种大容量高倍率水系磷酸铁锂电池及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种大容量高倍率水系磷酸铁锂电池，包括正极、负极、隔膜、电解液和外壳，所述正极浆料为碳包覆磷酸铁锂、石墨烯复合浆料、导电剂、水性粘结剂混合而成，正极集流体为涂炭铝箔，负极为人造石墨，隔膜为PP陶瓷隔膜。

优选地，所述正极浆料中碳包覆磷酸铁锂、石墨烯和导电剂的质量比为94～96:0.5～1.5:0.5～1。

优选地，所述涂炭铝箔的涂层厚度为1～2μm。

优选地，所述负极人造石墨的含量为95～97wt％。

优选地，所述PP陶瓷隔膜的厚度为25～30μm。

优选地，所述外壳为塑壳。

一种上述大容量高倍率水系磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水性粘结剂和水进行打胶，再将导电剂和石墨烯复合浆料混入打好的胶中，加入磷酸铁锂，通过搅拌制成浆料均匀的涂覆在涂炭铝箔上；

(2)将负极人造石墨混入水性溶剂中，加入导电剂，通过搅拌制成浆料均匀的涂覆在铜箔上；

(3)极片经过分条、辊压，模切成所需尺寸；

(4)将正负极片和隔膜叠加在一起，制成电芯；

(5)将电芯烘烤后装入外壳，注电解液，通过40～50℃静置，真空化成，化成完成后常温老化，老化后分容，完成电池制作。