【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池正極材料、鋰電池正極片制備方法及鋰電池制備方法。

背景技術(shù)：

目前，鋰電池已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用于電動(dòng)汽車領(lǐng)域。磷酸鐵鋰由于具有高安全性、良好的高溫特性、極長的循環(huán)壽命、對(duì)環(huán)境友好、無毒無害、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)引起人們的高度關(guān)注，成為動(dòng)力電池領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。但磷酸鐵鋰作為正極材料本身克容量較低，理論克容量170mah/g，實(shí)際發(fā)揮克容量不超過145mah/g；振實(shí)密度小1.0～1.4g/cm³；電壓平臺(tái)較低3.2～3.3v；造成磷酸鐵鋰能量密度較低，例如普通32650圓柱動(dòng)力電池能量密度在115wh/kg，電池容量5.2ah，重量145g，電壓平臺(tái)3.2v。單體電池能量密度低導(dǎo)致模塊能量密度不能滿足要求。目前提高磷酸鐵鋰電池能量密度方法，主要通過增大極片壓實(shí)，采用厚度更薄的隔膜、基材，選用克容量、壓實(shí)更高的石墨，如人造石墨、硅碳類負(fù)極。由于鐵鋰本身壓實(shí)密度不大，單純?cè)黾訅簩?shí)密度容易造成極片性能下降，導(dǎo)致極片脆片、掉粉；同時(shí)隔膜厚度偏薄，導(dǎo)致拉伸強(qiáng)度降低、孔隙加大，影響電池加工性能，造成電池自放電加大；行業(yè)內(nèi)動(dòng)力電池選用隔膜厚度一般不低于16um；高容量、高壓實(shí)的石墨，其倍率、循環(huán)性能較差，不能滿足動(dòng)力電池高倍率、長循環(huán)要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供能量密度更高的鋰電池正極材料及其制備方法、鋰電池及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋰電池正極材料，包含磷酸鐵鋰及鎳鈷鋁酸鋰，其中磷酸鐵鋰重量比80％～95％，鎳鈷鋁酸鋰重量比1％～10％。

本發(fā)明還提供一種鋰電池正極片制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將重量比2％～4％聚偏二氟乙烯粘結(jié)劑與重量比80％～120％的甲基吡咯烷酮溶劑制成膠液，加入重量比1％～3％導(dǎo)電碳黑(super-p)，重量比1％～3％導(dǎo)電石墨(ks-6)，攪拌均勻制成導(dǎo)電母液；再加入重量比80％～95％磷酸鐵鋰和1％～10％鎳鈷鋁酸鋰分散均勻制成正極漿料；

步驟2、將正極漿料均勻涂覆在鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切，制成正極片。

本發(fā)明還提供一種鋰電池制備方法，在上述鋰電池正極制備方法后，還包括以下步驟：

步驟3：將負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨、導(dǎo)電炭黑(super-p)、導(dǎo)電石墨(ks-6)按95:1.5:3.5的質(zhì)量比例稱取，與羧甲基纖維素鈉(cmc)、丁苯橡膠(sbr)、去離子水混合后攪拌均勻，得到負(fù)極漿料；將所得負(fù)極漿料均勻涂布在銅箔上，經(jīng)干燥，對(duì)輥，裁片、焊接負(fù)極極耳、貼膠紙后得到負(fù)極片；以及

步驟4：以16μm厚的聚乙烯雙陶瓷層多孔膜為隔膜，以溶解在體積比為1:1:1的碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)溶劑中的濃度為1.1mol/l的六氟磷酸鋰(lipf6)為電解液，將所得的正極片、負(fù)極片和隔膜按次序卷繞成電芯；經(jīng)過套面墊，折極耳后，裝配進(jìn)入鋼殼中，注入所述電解液， 再經(jīng)過化成、高溫老化、分容工序制得鋰電池。

本發(fā)明采用磷酸鐵鋰(lifepo4)、鎳鈷鋁酸鋰(lini0.85co0.1al0.05o2)為正極材料，鎳鈷鋁酸鋰克容量170mah/g，壓實(shí)密度3.50g/cm³，利用鎳鈷鋁酸鋰高容量、高壓實(shí)密度、高電壓平臺(tái)特點(diǎn)，提高正極材料克容量發(fā)揮，提高電池能量密度；同時(shí)采用壁厚較薄的圓柱殼體，減輕殼體重量，降低電芯的總重量，提高電池整體能量密度。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明鋰電池制備方法實(shí)施例1制備的鋰電池放電曲線及能量密度曲線圖；圖中a表示放電曲線，b表示能量密度曲線。

圖2為本發(fā)明鋰電池制備方法實(shí)施例2制備的鋰電池放電曲線及能量密度曲線圖；圖中c表示放電曲線，d表示能量密度曲線。

【具體實(shí)施方式】

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益技術(shù)效果更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，本說明書中描述的具體實(shí)施方式僅僅是為了解釋本發(fā)明，并不是為了限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種鋰電池正極材料，包含磷酸鐵鋰(lifepo4)及鎳鈷鋁酸鋰(lini0.85co0.1al0.05o2)，其中磷酸鐵鋰重量比80％～95％，鎳鈷鋁酸鋰重量比1％～10％。磷酸鐵鋰與鎳鈷鋁酸鋰兩種材料混合均勻作為正極活性材料制作正極片，能夠提高正極材料克容量發(fā)揮，增大極片壓實(shí)密度，提高放電平臺(tái)電壓，綜合提升電池容量，提升電池能量密度。

傳統(tǒng)正極材料磷酸鐵鋰克容量不超過145mah/g；壓實(shí)密度在2.20g/cm³～2.3g/cm³，電壓平臺(tái)3.2v，由于磷酸鐵鋰克容量、壓實(shí)密度、放電平臺(tái)局限導(dǎo)致電池的能量密度不高。但本發(fā)明利用鎳鈷鋁酸鋰高容量170mah/g，高壓實(shí)密度3.50g/cm³，高電壓平臺(tái)3.7v特點(diǎn)，采用部分摻雜到磷酸鐵鋰材料中，制作成正極片，提高正極材料克容量發(fā)揮，提高電池能量密度。

本發(fā)明還提供一種鋰電池正極片制備方法，包括以下步驟：

步驟1、將重量比2％～4％聚偏二氟乙烯粘結(jié)劑與重量比80％～120％的甲基吡咯烷酮溶劑制成膠液，加入重量比1％～3％導(dǎo)電碳黑(super-p)，重量比1％～3％導(dǎo)電石墨(ks-6)，攪拌均勻制成導(dǎo)電母液；再加入重量比80％～95％磷酸鐵鋰和1％～10％鎳鈷鋁酸鋰分散均勻制成正極漿料；

步驟2、將正極漿料均勻涂覆在鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切，制成正極片。

本發(fā)明還提供一種鋰電池制備方法，在上述鋰電池正極制備方法的步驟2之后，還包括以下步驟：

步驟3：將負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨、導(dǎo)電炭黑(super-p)、導(dǎo)電石墨(ks-6)按95:1.5:3.5的質(zhì)量比例稱取，與羧甲基纖維素鈉(cmc)、丁苯橡膠(sbr)、去離子水混合后攪拌均勻，得到負(fù)極漿料；將所得負(fù)極漿料均勻涂布在銅箔上，經(jīng)干燥，對(duì)輥，裁片、焊接負(fù)極極耳、貼膠紙后得到負(fù)極片；以及

步驟4：以16μm厚的聚乙烯雙陶瓷層多孔膜為隔膜，以溶解在體積比為1:1:1的碳酸二乙酯(dec)、碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)溶劑中的濃度為1.1mol/l的六氟磷酸鋰(lipf6)為電解液，將所得的正極片、負(fù)極片和隔膜按次序卷繞成電芯；經(jīng)過套面墊，折極耳后，裝配進(jìn)入鋼殼中，注入所述電解液， 再經(jīng)過化成、高溫老化、分容工序制得鋰電池。本步驟中，采用殼體規(guī)格為(直徑×高度×厚度)鋼殼，殼體采用寶鋼bdck-sd材質(zhì)，密度為7.85g/cm³，代替?zhèn)鹘y(tǒng)規(guī)格的鋼殼，減薄殼體壁厚，減輕殼體重量，降低電芯的總重量，進(jìn)一步提高電池整體能量密度。

本發(fā)明的鋰電池，正極磷酸鐵鋰活性物中摻入鎳鈷鋁酸鋰，制作成正極片，利用鎳鈷鋁酸鋰高容量、高壓實(shí)密度、高電壓平臺(tái)特點(diǎn)，提高正極材料克容量發(fā)揮，提高電池能量密度；采用壁厚較薄的圓柱殼體，減輕殼體重量，降低電芯的總重量，提高電池整體能量密度。

實(shí)施例1：

1、將2.5％聚偏二氟乙烯與100％甲基吡咯烷酮溶劑制成膠液，加入2％導(dǎo)電碳黑，1％導(dǎo)電石墨制成導(dǎo)電母液，再加入89.5％磷酸鐵鋰和5％鎳鈷鋁酸鋰分散均勻制成正極漿料；

2、將正極漿料均勻涂覆在鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切，制成正極片；

3、將人造石墨、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨按95:1.5:3.5的質(zhì)量比例稱取，與羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、去離子水混合后攪拌均勻，得到負(fù)極漿料；將所得負(fù)極漿料均勻涂布在銅箔上，經(jīng)干燥，對(duì)輥，裁片、焊接負(fù)極極耳、貼膠紙后得到負(fù)極片；

4、將所得的正極片、負(fù)極片和隔膜按次序卷繞成電芯；經(jīng)過套面墊，折極耳后，裝配進(jìn)入規(guī)格為鋼殼中，注入上述電解液，再經(jīng)過化成、高溫老化、分容等工序制得鋰電池。

實(shí)施例2：

1、將2.5％聚偏二氟乙烯與100％甲基吡咯烷酮溶劑制成膠液，加入2％導(dǎo)電碳黑，1％導(dǎo)電石墨制成導(dǎo)電母液，再加入84.5％磷酸鐵鋰和10％鎳鈷鋁酸鋰分散均勻制成正極漿料；

2、將正極漿料均勻涂覆在鋁箔上，經(jīng)過烘干、輥壓、分切，制成正極片；

3、將人造石墨、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電石墨按95:1.5:3.5的質(zhì)量比例稱取，與羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、去離子水混合后攪拌均勻，得到負(fù)極漿料；將所得負(fù)極漿料均勻涂布在銅箔上，經(jīng)干燥，對(duì)輥，裁片、焊接負(fù)極極耳、貼膠紙后得到負(fù)極片；

4、將所得的正極片、負(fù)極片和隔膜按次序卷繞成電芯；經(jīng)過套面墊，折極耳后，裝配進(jìn)入規(guī)格為鋼殼中，注入上述電解液，再經(jīng)過化成、高溫老化、分容等工序制得鋰電池。

實(shí)施例1數(shù)據(jù)：

電池能量密度

實(shí)施例2數(shù)據(jù)：

電池能量密度

圖1為本發(fā)明鋰電池制備方法實(shí)施例1制備的鋰電池放電曲線及能量密度曲線圖；圖中a表示放電曲線，b表示能量密度曲線。圖2為本發(fā)明鋰電池制備方法實(shí)施例2制備的鋰電池放電曲線及能量密度曲線圖；圖中c表示放電曲線，d表示能量密度曲線。由圖1及圖可以看出，包含本發(fā)明正極材料制成的鋰電池具有較高的能量密度，可以提高鋰電池容量。

本發(fā)明的有益效果是：

1、鎳鈷鋁酸鋰容量、壓實(shí)密度、電壓平臺(tái)較高，在磷酸鐵鋰中摻入部分鎳鈷鋁酸鋰制作正極片，可以提高磷酸鐵鋰放電容量及能量密度；同時(shí)通過控制鎳鈷鋁酸加入量，降低鎳鈷鋁酸與電解液表面反應(yīng)活性，保持電池良好安全性能。

2、降低鋼殼壁厚度到0.35mm，既保持殼體在滾槽、封口時(shí)有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)減輕了殼體重量，提高電池整體能量密度。

本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所描述，因此對(duì)于熟悉領(lǐng)域的人員而言可容易地實(shí)現(xiàn)另外的優(yōu)點(diǎn)和修改，故在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)、代表性的設(shè)備和這里示出與描述的圖示示例。