一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法。其包括以下步驟：首先用氯化鋰溶液對集流體鋁箔進(jìn)行預(yù)處理，然后將水性粘結(jié)劑加入到預(yù)先制備好的石墨烯懸浮液中，接著將上述石墨烯懸浮液涂覆到預(yù)處理的集流體鋁箔上真空烘干，然后將干燥處理的磷酸鐵鋰按比例與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、溶劑加在一起配制成漿料涂覆到上述烘干后的集流體鋁箔上，最后再經(jīng)真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。該方法制作的磷酸鐵鋰正極極片具有很高的倍率性能和極其優(yōu)良的低溫性能，而且石墨烯用量極少，成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作 方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋰離子電池正極極片的制作方法，具體是一種高倍率兼具優(yōu)良低 溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]磷酸鐵鋰因其安全的橄欖石結(jié)構(gòu)以及原料價廉易得而且環(huán)保而大受親睞，被認(rèn)為 是鋰離子電池的理想正極材料之一?？捎捎诹姿徼F鋰制成電極后其倍率性能和低溫性能不 佳而使得其在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用受到極大的限制 目前提高磷酸鐵鋰電極倍率性能和低溫性能的方法有：對磷酸鐵鋰進(jìn)行摻雜法、磷酸 鐵鋰納米化法、磷酸鐵鋰表面覆碳法、磷酸鐵鋰摻納米碳管法、磷酸鐵鋰摻石墨稀法等。其 中磷酸鐵鋰摻石墨烯法對磷酸鐵鋰倍率性能的提高最為明顯，但是需要石墨烯的摻入量比 較大，這不僅成本高，密度也會大幅降低，造成磷酸鐵鋰電池的能量密度減小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的所要解決的技術(shù)問題是，提供一種憐酸鐵鋰正極極片的制作方法，通過 該方法制成的電極倍率性能高低溫性能優(yōu)良，擴大磷酸鐵鋰電極在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 1、一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征在于包括下列 步驟： (1) 集流體鋁箔的預(yù)處理步驟：把集流體鋁箔在氯化鋰溶液中浸泡30-60分鐘，然后 用清水洗凈再吹干得到預(yù)處理后的集流體鋁箔； (2) 石墨烯分散步驟：把石墨烯用超聲分散在純水中，制備成濃度為0. 3-丨.5g/L的石 墨烯懸浮液； (3) 集流體鋁箔涂覆石墨烯步驟：向步驟（2)制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙 烯醇，加入量為懸浮液中石墨烯重量的5-10%,并升溫到801：攪拌3小時充分溶解，然后涂 覆到步驟（1)得到的預(yù)處理后的集流體鋁箔上，再于真空狀態(tài)下 90_11(rc烘干，得到涂覆 石墨烯的集流體鋁箔； (4) 磷酸鐵鋰烘烤及涂布步驟：先把磷酸鐵鋰在真空狀態(tài)下18〇_2〇〇1：進(jìn)行千燥處理， 然后再與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑一起充分分散到溶劑中配制成漿料涂布到步驟（ 3)得到的涂覆石 墨烯的集流體鋁箔上，再經(jīng)真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。
[0005]進(jìn)一步地，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極 片的制作方法，其特征是，步驟（1)所述的氯化鋰溶液的質(zhì)量百分比濃度為丨0-3〇%。
[0006]進(jìn)一步地，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正 極極片的制作方法，其特征是，步驟（3)中涂覆在集流體鋁箔表面上石墨烯的單面厚度為 1-10微米。
[0007] 進(jìn)一步地，根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高倍率磷酸鐵鋰正極極片的制作方法， 其特征是，步驟（4)中所述磷酸鐵鋰進(jìn)行干燥處理至含水量小于〇. 025%。
[0008] 進(jìn)一步地，根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極 片的制作方法，其特征是，步驟（4)中所述的磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的比例是質(zhì)量 比為 90 :5 :5 :150。
[0009] 更進(jìn)一步地，根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極 極片的制作方法，其特征是，步驟（4)中所述的導(dǎo)電劑是平均粒徑不大于40納米的導(dǎo)電碳 黑，粘結(jié)劑是分子量為110萬的聚偏氟乙烯，溶劑是N-甲基吡咯烷酮。
[0010] 本發(fā)明具有如下優(yōu)點：（1)石墨烯的用量極少，成本低，適用于工業(yè)化生產(chǎn)；（2)由 于石墨烯的摻入量很少，不影響磷酸鐵鋰電池的能量密度；（3)磷酸鐵鋰電極的倍率性能 和低溫性均能得到大幅提高。

【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護范圍 不限于此。
[0012] 實施例1 (1) 取一集流體鋁箔放入10%的氯化鋰溶液中浸泡60分鐘后取出，然后用清水洗凈再 吹干，得到預(yù)處理的集流體鋁箔； (2) 取扣石墨烯用超聲分散在禮純水中，制備成濃度為1. 5g/L的石墨烯懸浮液； (3) 往步驟（2)制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙烯醇，加入量為〇. 15g，并升溫 到80?攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到通過步驟（1)所述方法預(yù)處理的集流體鋁箔上， 再于真空狀態(tài)下1 l〇°C烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔，檢測涂覆的石墨烯單面厚度為 10微米； (4) 取2· lkg磷酸鐵鋰在真空狀態(tài)下200°C進(jìn)行烘千至磷酸鐵鋰的含水量小于 0. 025% ； (5) 把步驟（4)經(jīng)烘千處理的磷酸鐵鋰稱取2kg，與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、溶劑按質(zhì)量比90 : 5 :5 :15〇加在一起充分分散配制成漿料，然后涂覆到步驟（3)得到的涂覆石墨烯的集流體 鋁箔上，再經(jīng)真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片； (6) 把步驟（5)得到的磷酸鐵鋰正極極片用石墨為負(fù)極材料組裝成額定容量為 llOOmAh (0. 33C)的軟包磷酸鐵鋰電池，進(jìn)行檢測結(jié)果如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征在于包括下列 步驟： (1) 集流體鋁箔的預(yù)處理步驟：把集流體鋁箔在氯化鋰溶液中浸泡30-60分鐘，然后 用清水洗凈再吹干得到預(yù)處理后的集流體鋁箔； (2) 石墨烯分散步驟：把石墨烯用超聲分散在純水中，制備成濃度為0. 3-1. 5g/L的石 墨烯懸浮液； (3) 集流體錯箔涂覆石墨烯步驟：向步驟（2)制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙 烯醇，加入量為懸浮液中石墨烯重量的5-10%，并升溫到80°C攪拌3小時充分溶解，然后涂 覆到步驟（1)得到的預(yù)處理后的集流體鋁箔上，再于真空狀態(tài)下90-1KTC烘干，得到涂覆 石墨烯的集流體鋁箔； (4) 磷酸鐵鋰烘烤及涂布步驟：先把磷酸鐵鋰在真空狀態(tài)下180-20(TC進(jìn)行干燥處理， 然后再與導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑一起充分分散到溶劑中配制成漿料涂布到步驟（3)得到的涂覆石 墨烯的集流體鋁箔上，再經(jīng)真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方 法，其特征是，步驟（1)所述的氯化鋰溶液的質(zhì)量百分比濃度為10-30%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作 方法，其特征是，步驟（3)中涂覆在集流體鋁箔表面上石墨烯的單面厚度為1-10微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高倍率磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步 驟（4)中所述磷酸鐵鋰進(jìn)行干燥處理至含水量小于0. 025%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方 法，其特征是，步驟（4)中所述的磷酸鐵鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和溶劑的比例是質(zhì)量比為90 :5 : 5 :150。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高倍率兼具優(yōu)良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方 法，其特征是，步驟（4)中所述的導(dǎo)電劑是平均粒徑不大于40納米的導(dǎo)電碳黑，粘結(jié)劑是 分子量為110萬的聚偏氟乙烯，溶劑是N-甲基吡咯烷酮。
【文檔編號】H01M4/1397GK104241606SQ201410452268
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】何國端, 李南平, 蔣燕鋒 申請人:海門容匯通用鋰業(yè)有限公司