[发明专利]一种磷酸锰铁锂正极极片、锂离子电池及对应的制备方法

说明书

本发明提供一种磷酸锰铁锂正极极片、锂离子电池及对应的制备方法，正极极片的制备方法为，将带有磷酸锰铁锂的活性材料、乙炔黑、碳纳米管和聚偏氟乙烯按质量比混合，加入N‑甲基吡咯烷酮中，搅拌，得正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于铝箔上，干燥后，经冷压、分切、裁切，得到正极极片。采用上述正极极片的制备方法制备得正极极片。提供上述正极极片、隔离膜、负极极片，将三者按顺序叠放好，卷绕得到裸电芯；将裸电芯放置于外包装壳中，干燥后注入电解液，经真空封装、静置、化成、整形，得锂离子电池。本发明所制备的磷酸锰铁锂正极极片和锂离子电池具有较高的能量密度、较低的极片电阻、较低的交流阻抗、较好的加工性和优秀的循环性能。

技术领域

本发明属于锂电池领域，特别是涉及一种磷酸锰铁锂正极极片、锂离子电池及对应的制备方法。

背景技术

磷酸锰铁锂和磷酸铁锂具有相同的橄榄石型化学结构，该结构的材料作为锂离子正极材料，化学稳定性好，在充放电循环过程中和高温环境下不发生化学结构的变化，具有循环寿命长和高安全性的特点；且磷酸锰铁锂的电压平台比磷酸铁锂的高，所以磷酸锰铁锂的能量密度比磷酸铁锂更高。

由于锰元素的加入，导致磷酸锰铁锂的电子导电性和离子导电性差，必须通过把磷酸锰铁锂材料的粒径做的更小，从而减小锂离子在磷酸锰铁锂颗粒内部的离子传输路径，增加比表面积提高反应活性，并通过碳包覆增加磷酸锰铁锂的电子电导率。

在极片活性材料含胶量一定的情况下，减小材料颗粒粒径、进行碳包覆和增加比表面积会带给极片的加工性带来负面影响。正极极片中一般都含有一定量的粘接剂，粘接剂的作用有两个，一方面是在匀浆过程中作为浆料的增稠剂和稳定剂来保证浆料不发生沉降，另一方面是在作为材料颗粒之间、材料颗粒与集流体之间的粘接剂。但是粘接剂是没有电化学活性的有机物质，为了保证电池的能量密度和较好的电极动力学，必须在保证浆料稳定性和极片粘接力的条件下，尽可能减小粘接剂的用量。减小材料颗粒粒径、进行碳包覆和增加比表面积的操作，都会增加颗粒对粘接剂的吸附量，减少活性材料颗粒与颗粒之间和活性材料颗粒与集流体之间的粘接力，从而降低活性物质层在集流体上的粘接力和极片的柔韧性，这导致极片辊压压实密度越高，在电池制造和使用过程中，膜片从集流体上脱离和极片变脆断裂的情况越容易发生。且正极材料的粒径过小，比表面积过大，电池在高温存储和充放电循环过程中发生较多副反应导致电池寿命变差。只能通过调节磷酸锰铁锂活性材料颗粒、比表面积、碳包覆量、压实密度和极片粘接剂用量在合理范围内，才能保证磷酸锰铁锂极片较高的能量密度，较低的极片电阻，较低的交流阻抗，较好的加工性，优秀的循环性能。

专利CN106816582A通过减小磷酸锰铁锂的粒径，减小颗粒内聚力，提高正极极片的压实密度；专利CN105185987A利用小颗粒的磷酸锰铁锂材料与较大粒径的钴酸锂正极混合，提高正极材料的稳定性和安全性。但现有技术只关注了磷酸锰铁锂的某一方面的参数性能，没有综合考虑其他方面的性能参数，只能得到有限优化结果。

因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的技术方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种磷酸锰铁锂正极极片、锂离子电池及对应的制备方法，通过调节磷酸锰铁锂活性材料颗粒大小、比表面积、碳包覆量、所制备正极极片的压实密度和粘接剂用量在合理范围内，以保证磷酸锰铁锂正极极片较高的能量密度，较低的极片电阻，较低的交流阻抗，较好的加工性，优秀的循环性能。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种磷酸锰铁锂正极极片的制备方法，所述磷酸锰铁锂正极极片的制备方法包括以下步骤：

将带有磷酸锰铁锂的活性材料、乙炔黑、碳纳米管和聚偏氟乙烯按照质量比进行混合，然后加入N-甲基吡咯烷酮中，在真空搅拌机下搅拌，得到正极浆料；

将所述正极浆料均匀涂覆于正极集流体铝箔上，室温晾干后转移至烘箱中继续干燥，然后经冷压、分切、裁切，得到正极极片。