專(zhuān)利名稱(chēng)：大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于磷酸鐵鋰鋰離子電池的制備領(lǐng)域，特別涉及一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法。
背景技術(shù)：
在石油資源日漸短缺、環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，能源、資源、環(huán)境與人類(lèi)社會(huì)的和諧發(fā)展日益成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，尋求開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)石化能源的替代能源、實(shí)現(xiàn)無(wú)害資源產(chǎn)業(yè)發(fā)展、謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。在現(xiàn)代社會(huì)，人們對(duì)大容量、高功率電池的需求愈來(lái)愈強(qiáng)烈，特別是對(duì)用于電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)動(dòng)力源以及備用電源電池的要求不斷提高。目前使用的動(dòng)力電池主要為鉛酸動(dòng)力電池、鎳氫電池、鎳鎘電池。鉛酸電池中的鉛，鎳鎘電池中的鎘從開(kāi)采、冶煉到生產(chǎn)的排污，都會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。另外在其 廢棄后若處理不當(dāng)，仍將對(duì)環(huán)境造成二次污染。所以對(duì)環(huán)境無(wú)污染的鋰離子正極材料動(dòng)力電池顯得尤為重要。目前市場(chǎng)上的鋰離子聚合物電池以常規(guī)型低容量為主，正極材料主要使用鈷酸鋰材料。但是鈷酸鋰材料的高溫安全性和耐過(guò)充性能較差，所以不能用作大容量高功率聚合物組離子動(dòng)力電池的正極材料。另外，制備大容量高功率動(dòng)力型聚合物鋰離子電池，若使用常規(guī)卷繞式結(jié)構(gòu)，其電池極片必然很長(zhǎng)，給制片帶來(lái)很大的困難，并且極片容易受損，不但會(huì)影響電池容量性能，而且會(huì)導(dǎo)致電池的安全性降低，另外電池內(nèi)阻較高，電池大電流放電性能較差。因此，到目前為止，制備大容量高功率聚合物鋰離子動(dòng)力電池進(jìn)展緩慢。磷酸鐵鋰具有比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、安全性能好、成本低廉、無(wú)任何有毒有害物質(zhì)、不會(huì)對(duì)環(huán)境構(gòu)成任何污染等特點(diǎn)，是制備大容量高功率動(dòng)力電池最有發(fā)展?jié)摿Φ恼龢O材料，但是磷酸鐵鋰加工困難，容易在制備漿料過(guò)程中吸水，造成涂布困難。隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鋰離子聚合物電池也在不斷地更新?lián)Q代，人們迫切希望一種大容量高功率聚合物磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。但是現(xiàn)有技術(shù)中存在由于前期制作的正極極片出現(xiàn)掉料，生產(chǎn)的極片疊片制作后容易短路的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，該方法制得的漿料流變性、一致性、穩(wěn)定性較好，極片掉料情況大有改善，電池短路情況、循環(huán)壽命、安全性大有改善，具有良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，包括(I)按重量百分比，將86%_92%的磷酸鐵鋰、2%_4%的導(dǎo)電劑、3 4%的PVDF和余量的溶劑置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料；漿料的制備工藝具體為①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF烘烤；
②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600-1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16-18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；④把磷酸鐵鋰加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900-2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17_19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑤以自轉(zhuǎn)500-700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7-9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑥用篩子二次過(guò)濾，得到漿料；(2)把上述漿料按照面密度31(T320g/m2涂覆在正極集流體上，干燥后制成極片；
(3)極片烘烤后，按照工藝要求輥壓到厚度為170_180μπι的極片；(4)輥壓后的極片用自動(dòng)分條機(jī)分切，得到寬度為295mm的極片；(5)分切后的極片用自動(dòng)模切機(jī)模切到所需要的極片。所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨KS-6、導(dǎo)電石墨KS-15或?qū)щ娞己赟P。所述步驟(I)中的溶劑為氮甲基吡咯烷酮。所述步驟(I)中的PVDF的分子量為100萬(wàn)。所述步驟④中磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器。所述步驟⑤中真空度蘭-O. 095Mpa。所述步驟⑥中篩子的目數(shù)為120目。所述步驟(5)中模切極片所采用的刀片重新修模，刀片厚度為O. Γ0. 2mm。有益效果( I)制備漿料時(shí)，溶解PVDF用快速攪拌，導(dǎo)電劑用較慢的速度攪拌，而正極磷酸鐵鋰材料用中等速度攪拌，這樣使用不同攪拌速度制得的漿料流變性、一致性、穩(wěn)定性較好；(2)制備漿料，粘結(jié)劑的含量從5%調(diào)整到3°/Γ4%后，極片的掉料情況大有改善；(3)涂布時(shí)，面密度由前期較大的面密度(35(T360g/m2)調(diào)整至較小的面密度(31(T320g/m2)，極片掉料情況大有改善；(4)模切極片時(shí)模切的刀片重新修模后，模切后的極片掉料情況大有改善；(5)掉料情況改善后，電池短路情況、循環(huán)壽命、安全性大有改善。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。實(shí)施例1(I)按重量百分比，將86%的磷酸鐵鋰、2%的導(dǎo)電石墨KS_6、3%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料；漿料的制備工藝具體為①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF烘烤；②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑤以自轉(zhuǎn)500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ；⑥用120目的篩子二次過(guò)濾，得到漿料；(2)把上述漿料按照面密度310g/m2涂覆在正極集流體上，干燥后制成極片；
(3)極片烘烤后，按照工藝要求輥壓到厚度為170 μ m的極片；(4)輥壓后的極片用自動(dòng)分條機(jī)分切，得到寬度為295mm的極片；(5)分切后的極片用自動(dòng)模切機(jī)模切到所需要的極片，模切極片所采用的刀片重新修模，刀片厚度為O. 1mm。實(shí)施例2(I)按重量百分比，將92%的磷酸鐵鋰、3%的導(dǎo)電石墨KS_6、4%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料；漿料的制備工藝具體為①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF烘烤；②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系；③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；④把磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌；⑤以自轉(zhuǎn)700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌,真空度蘭-O. 095Mpa ；⑥用120目的篩子二次過(guò)濾，得到漿料；(2)把上述漿料按照面密度320g/m2涂覆在正極集流體上，干燥后制成極片；(3)極片烘烤后，按照工藝要求輥壓到厚度為180 μ m的極片；(4)輥壓后的極片用自動(dòng)分條機(jī)分切，得到寬度為295mm的極片；(5)分切后的極片用自動(dòng)模切機(jī)模切到所需要的極片，模切極片所采用的刀片重新修模，刀片厚度為O. 2mm。
權(quán)利要求
1.一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，包括 (1)按重量百分比，將86%-92%的磷酸鐵鋰、2%-4%的導(dǎo)電劑、3 4%的PVDF和余量的溶劑置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料； 漿料的制備工藝具體為 ①首先將磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑和PVDF烘烤； ②把PVDF加入到溶劑中，在攪拌器中以自轉(zhuǎn)2300-2500轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)19-21轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌，得到粘結(jié)液體系； ③把導(dǎo)電劑加入到上述粘結(jié)液體系中，以自轉(zhuǎn)1600-1800轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)16-18轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ④把磷酸鐵鋰加入攪拌器中，以自轉(zhuǎn)1900-2100轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)17-19轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ⑤以自轉(zhuǎn)500-700轉(zhuǎn)/min、公轉(zhuǎn)7_9轉(zhuǎn)/min的速度抽真空攪拌； ⑥用篩子二次過(guò)濾，得到漿料； (2)把上述漿料按照面密度31(T320g/m2涂覆在正極集流體上，干燥后制成極片； (3)極片烘烤后，按照工藝要求輥壓到厚度為170-180μ m的極片； (4)輥壓后的極片用自動(dòng)分條機(jī)分切，得到寬度為295mm的極片； (5)分切后的極片用自動(dòng)模切機(jī)模切到所需要的極片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的導(dǎo)電劑為導(dǎo)電石墨KS-6、導(dǎo)電石墨KS-15或?qū)щ娞己赟P0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的溶劑為氮甲基吡咯烷酮。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的PVDF的分子量為100萬(wàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟④中磷酸鐵鋰分三次加入攪拌器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟⑤中真空度=-O. 095Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟⑥中篩子的目數(shù)為120目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，其特征在于所述步驟(5)中模切極片所采用的刀片重新修模，刀片厚度為O. Γ0. 2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種大容量汽車(chē)用磷酸鐵鋰鋰離子電池正極極片的制備方法，包括(1)按重量百分比，將86%-92%的磷酸鐵鋰、2%-4%的導(dǎo)電劑、3～4%的PVDF和余量的溶劑置于攪拌器中，抽真空充分?jǐn)嚢柚瞥蓾{料；(2)把上述漿料按照面密度310～320g/m2涂覆在正極集流體上，干燥后制成極片；(3)極片烘烤后，按照工藝要求輥壓到一定的厚度；(4)輥壓后的極片用自動(dòng)分條機(jī)分切，得到所需要寬度的極片；(5)分切后的極片用自動(dòng)模切機(jī)模切到所需要的極片。本發(fā)明制得的漿料流變性、一致性、穩(wěn)定性較好，極片掉料情況大有改善，電池短路情況、循環(huán)壽命、安全性大有改善，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01M4/04GK103022426SQ20121057105
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者賴(lài)興強(qiáng), 帥鴻元 申請(qǐng)人:上海索鋰科技有限公司