[发明专利]一种磷酸铁锂电芯、高能量密度磷酸铁锂电池及电芯、电池的制备方法

说明书

本发明提供一种磷酸铁锂电芯、高能量密度磷酸铁锂电池及电芯、电池的制备方法，由隔膜、正极极片、隔膜、负极极片隔膜依次重叠进行叠片制成，所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体表面的正极涂层，所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体表面的负极涂层，所述隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜一侧表面的氧化铝纳米纤维涂层，以及涂覆在所述基膜和所述氧化铝纳米纤维涂层外侧表面的两层改性聚偏二氟乙烯胶层，所述复合导电浆料包括炭黑、石墨烯和碳纳米管。本发明的电池的能量密度能够达到210Wh/kg，同时电池具有很好的循环寿命和安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种磷酸铁锂电芯、高能量密度磷酸铁锂电池及电芯、电池的制备方法。

背景技术

随着车企对磷酸铁锂类车型续航里程的要求提升，对高能量密度、高安全性锂离子动力电池的需求越来越高，对磷酸铁锂电池的能量密度要求也随之提高。目前市场上材料体系成熟的LFP高能量密度电芯产品能量密度在180～190Wh/kg，而现有的磷酸铁锂/石墨体系的能量密度上限大约在200wh/kg。当下国内新能源行业已经将越来越多的目光投向磷酸锰铁锂，市场报道的磷酸锰铁锂(包括与三元材料混掺)电池大多在开发阶段，能量密度虽高达210～220Wh/kg，但与磷酸铁锂对比，磷酸锰铁锂具有以下缺陷：磷酸锰铁锂的循环寿命较短、充放电能力较差。磷酸锰铁锂中有锰元素的加入，锰的溶出会导致循环寿命变短，充放电能力和寿命变差；磷酸锰铁锂的低电导率导致其容量难以发挥、且与电解质会发生副反应导致其材料的容量难以发挥。因此，在磷酸铁锂搭配石墨负极的电池材料体系下，电池企业如何能将能量密度突破至200Wh/kg以上，并保有一定成本优势，是现阶段电池企业面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂电芯、高能量密度磷酸铁锂电池及电芯、电池的制备方法，其具有很高的能量密度，并且具有很好的循环性能和安全性能。

为满足上述技术目的及其相关技术目的，本发明提供了一种磷酸铁锂电芯，由隔膜、正极极片、隔膜、负极极片隔膜依次重叠进行叠片制成；

所述正极极片包括正极集流体和涂覆在所述正极集流体表面的正极涂层，所述正极涂层包括磷酸铁锂、补锂剂、超导炭黑、复合导电浆料和正极粘结剂；

所述负极极片包括负极集流体和涂覆在所述负极集流体表面的负极涂层，所述负极涂层包括硅碳负极材料、复合导电浆料、增稠剂和负极粘结剂；

所述隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜一侧表面的氧化铝纳米纤维涂层，以及涂覆在所述基膜另一侧表面的第一改性聚偏二氟乙烯胶层和涂覆在所述氧化铝纳米纤维涂层另一侧表面的第二改性聚偏二氟乙烯胶层；

其中，所述复合导电浆料包括炭黑、石墨烯和碳纳米管。

在本发明磷酸铁锂电芯一示例中，所述正极涂层中磷酸铁锂、补锂剂、超导炭黑、复合导电浆料和正极粘结剂的质量比为(91.5～93.5):(3～5):(0.5～1):(0.5～1):(2.0～2.5)，所述正极涂层的涂覆面密度为380～430g/m²，压实密度为2.68～2.72g/cc。

在本发明磷酸铁锂电芯一示例中，所述补锂剂为铁酸锂，所述铁酸锂的克容量为600～700mAh/g。

在本发明磷酸铁锂电芯一示例中，所述正极粘结剂为聚偏二氟乙烯。

在本发明磷酸铁锂电芯一示例中，所述负极涂层中硅碳负极材料、复合导电浆料、增稠剂和负极粘结剂的质量比为(97～97.4):(0.2～0.5):(0.5～0.8):(1.6～2.0)，所述负极涂层的涂覆面密度为150～175g/m²，压实密度为1.63～1.68g/cc。

在本发明磷酸铁锂电芯一示例中，所述硅碳负极材料的掺硅量为3～5％，克容量为385～405mAh/g。