[发明专利]一种低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池

权利要求书

1.一种低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，正极片是将正极活性材料、导电剂和粘结剂组成的混合物均匀涂布在1~5 μm的金属铝箔两面而制成，负极片是将负极活性材料，导电剂和粘结剂组成的混合物均匀涂布在4~8 μm的金属铜箔两面而制成，其中：所述正极活性材料为掺杂型磷酸铁锂，平均粒度为1~5 um、其中D50为0.5~5 um、D90为≤8 um，掺杂材料为氮化硼，和元素掺杂的碳纤维或碳纳米管，所述氮化硼为六方氮化硼，所述元素掺杂的碳纤维或碳纳米管中的掺杂元素为硼、氮、磷、硫元素中的一种或多种，所述掺杂材料含量为5~15 wt%，其中：氮化硼的含量为10 wt%、直径为5~30 nm，元素掺杂的碳纤维的含量为5 wt%，或氮化硼的含量为12wt%、直径为10~30 nm，元素掺杂的碳纤维的含量为3 wt%，或氮化硼的含量为8 wt%、直径为10~30 nm，元素掺杂的碳纤维含量为3.5 wt%，元素掺杂的碳纳米管的含量为3.5 wt%，或氮化硼的含量为3 wt%、直径为0.5~50 nm，元素掺杂的碳纤维的含量为0.5 wt%，元素掺杂的碳纳米管的含量为1.5 wt%。

2.如权利要求1所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极片的导电剂为CNT复合GR或CNT复合Super P或CNT复合CF；所述隔膜为基膜上涂有涂覆层，所述基膜为PE或PP基膜，所述涂覆层的材料为纳米级的Al₂O₃、BaSO₄、AlN、BN中的两种或多种；所述负极活性材料为石墨，所述负极片的导电剂为导电炭黑和/或CNT；所述电解液为LiPF₆溶液，其中溶质还包括LiBF₄、LiPO₂F₂、LiBOB、LiDTI、LiTFSI、LiDFOB中的一种或多种，所述正极片和负极片的粘结剂包括水溶性木质素。

3.如权利要求1所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：

所述碳纤维的长度为0.5~5 μm，直径为0.5~50 nm；

所述碳纳米管的直径为3~6 nm。

4.如权利要求2所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：

所述水溶性木质素包括木质素磺酸盐、磺化碱木质素、磺化酶解木质素、羧基化碱木质素、羧基化酶解木质素、铵化碱木质素、铵化酶解木质素、胺化碱木质素、胺化酶解木质素中的一种或多种；

所述涂覆层材料的粒径为50~800 nm；

所述隔膜厚度为8~12 μm，所述基膜厚度为6~10 μm，所述涂覆层厚度为2~3 μm。

5.如权利要求1至4中任一项所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极活性材料、导电剂和粘结剂的加入质量份分别为93.5～97.5份、1～2份、2.5～5.5份；

所述负极涂布混合物中活性材料、导电剂和粘结剂的加入量分别为92～95份、2～5份、3～6份。

6.如权利要求5所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，还至少包括以下技术特征之一：

所述导电炭黑为Super P、KS-6、C₄₅中的一种或多种；

所述粘结剂还包括PVDF、PTFE、CMC、SBR、PAni、PAA、PAALi、PEAA中的一种或多种；

所述电解液中溶质的总浓度为1~1.5 mol/L，所述电解液的溶剂为：EC、PC、DMC、DEC、EMC、VC中的两种或多种。

7.如权利要求6所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述电解液中还包括添加剂苯甲酸甲酯、乙酸乙酯、焦磷酸盐、亚磷酸三丙烯、（五氟苯基）二苯基磷中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的低温型高能量密度长循环磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极片的辊压厚度为146~150μm，碾压压实密度2.2~2.5 g/c m³，分切宽度为58~61 mm；所述负极片的辊压厚度为148~152μm，碾压压实密度2.0~2.4 g/c m³，分切宽度为58~61 mm。