本發(fā)明涉及電動汽車電池技術(shù)領域，尤其涉及一種磷酸鐵鋰電池的制備方法。

背景技術(shù)：

隨著國家大力提倡節(jié)能環(huán)保與綠色低碳的環(huán)保型能源，環(huán)保型能源逐漸地被廣泛應用于生活領域及其他領域中。鋰電池作為電動汽車的動力能源，鋰電池的安全使用和壽命對于整個電動汽車的性能有著重大影響。目前，現(xiàn)有的磷酸鐵鋰動力電池以其高安全性、良好的高溫特性、極長的循環(huán)壽命、對環(huán)境友好、無毒無害、價格相對低廉等優(yōu)點引起人們的高度關注，逐漸成為電動車動力電池的重要選擇。但是，磷酸鐵鋰材料本身存在著較差的電子導電性和較低的鋰離子擴散性的問題，導致磷酸鐵鋰電池倍率和低溫性能較差，從而使電動汽車充電時間需要較長的時間。另外，磷酸鐵鋰電池在-40℃的超低溫度下電池無法實現(xiàn)充放電，這嚴重影響了電動汽車的使用便捷性的問題，不利于電動汽車在超低溫環(huán)境下的推廣和運行。

鑒于以上所述，實有必要提供一種新型的磷酸鐵鋰電池的制備方法以克服以上缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的一種磷酸鐵鋰電池的制備方法，應用本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池，一方面，在常溫環(huán)境下具有常規(guī)的鋰電池并不具備的快速充電的優(yōu)點；另一方面，在超低溫環(huán)境下可以充放電，解決了常規(guī)的鋰電池不能在超低溫環(huán)境下使用的難題，也有利于本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池推廣。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：正極磷酸鐵鋰漿料配置；先將粘結(jié)劑與溶劑混合分散60-90分鐘制備固含量為6％的膠液①；再向膠液①中加入一定比例的導電劑A高速分散90-120分鐘形成導電膠液②；最后將導電膠液②分若干次加入納米磷酸鐵鋰粉末中進行高速分散，使正極漿料的固含量由75％逐步降低。

步驟二：負極石墨漿料配置；將粘結(jié)劑和溶劑按比例加入到雙行星攪拌機中分散60-90分鐘形成膠液③，再向膠液③中加入導電劑B高速分散90-120分鐘形成導電膠液④；最后加改性石墨粉末攪拌，刮料，繼續(xù)真空攪拌。

步驟三：電解液配置；所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為1mol-1.3mol/L；所述電解液的溶劑在電解液中所占的質(zhì)量分數(shù)為75％-85％；所述電解液的添加劑的添加比例為0.5％-5％。

步驟四：極片制作；將制備好的正負極漿料分別涂覆在相應的集流體上，經(jīng)過烘烤，分切工序完成后得到相應的正負極耳。

步驟五：電池裝配。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述步驟一中正極磷酸鐵鋰漿料的固含量為：48％-56％，黏度范圍為：3500-8000m.Pas，細度≤15μm。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟一中所述納米磷酸鐵鋰粉末的一次粒徑為：一次粒徑≤100-200nm，比表面積6-16m³/g，磷酸鐵鋰占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為91％-94％；所述粘結(jié)劑為油性粘結(jié)劑HSV900、5130或同等的聚偏氟乙烯粘結(jié)劑的一種或多種混合，所述粘結(jié)劑占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為2％-6％；所述導電劑A為碳納米管、石墨烯、導電炭黑、科琴黑、碳納米纖維、導電石墨中的至少一種，占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為3％-6％；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟二中所述負極石墨漿料的固含量為：42％-50％，黏度范圍為：4000m.Pas-1500m.Pas，細度≤20μm。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟二中所述負極石墨為具有核殼結(jié)構(gòu)的改性天然石墨D50≤16μm，比表面積為：1.8-6.5m³/g；石墨占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為：93％-96％；所述導電劑B為導電炭黑與科琴黑、碳納米管、石墨烯、碳納米纖維的一種或幾種混合使用占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為：1％-3.5％；所述粘結(jié)劑為水系粘結(jié)劑LA型、PAA型或CMC&SBR的其中一種，或油系粘結(jié)劑HSV900、5130中的一種；所述粘接劑占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為2.5％-4％；所述溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮中的一種。

在一個優(yōu)選實施方式中，所述粘結(jié)劑5130且玻璃膠轉(zhuǎn)化溫度為-39℃。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟三中的溶劑為多種溶劑體系，選取碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯溶劑中的二至四種溶劑進行復配優(yōu)化。

在一個優(yōu)選實施方式中，步驟三中的添加劑為：氟代碳酸乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)脂、碳酸亞乙烯酯、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、硫酸乙烯酯、雙硼酸酯鋰混合而成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池，一方面，在常溫環(huán)境下具有常規(guī)的鋰電池并不具備的快速充電的優(yōu)點；另一方面，在超低溫環(huán)境下可以充放電，解決了常規(guī)的鋰電池不能在超低溫環(huán)境下使用的難題，也有利于本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池推廣。

【附圖說明】

圖1為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池在低溫下放電曲線圖。

圖2為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池倍率充放電曲線圖。

圖3為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池6C大倍率下循環(huán)曲線圖。

【具體實施方式】

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)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實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)明提供一種磷酸鐵鋰電池的制備方法，包括以下步驟：

步驟一：正極磷酸鐵鋰漿料配置；先將粘結(jié)劑與溶劑混合分散60-90分鐘制備固含量為6％的膠液①；再向膠液①中加入一定比例的導電劑A高速分散90-120分鐘形成導電膠液②；最后將導電膠液②分若干次加入納米磷酸鐵鋰粉末中進行高速分散，使正極漿料的固含量由75％逐步降低。

步驟二：負極石墨漿料配置；將粘結(jié)劑和溶劑按比例加入到雙行星攪拌機中分散60-90分鐘形成膠液③，再向膠液③中加入導電劑B高速分散90-120分鐘形成導電膠液④；最后加改性石墨粉末攪拌，刮料，繼續(xù)真空攪拌。

步驟三：電解液配置；所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，濃度為1mol-1.3mol/L；所述電解液的溶劑在電解液中所占的質(zhì)量分數(shù)為75％-85％；所述電解液的添加劑的添加比例為0.5％-5％。

步驟四：極片制作；將制備好的正極磷酸鐵鋰漿料和負極石墨漿料分別涂覆在相應的集流體上，經(jīng)過烘烤，分切工序完成后得到相應的正負極耳。

步驟五：電池裝配。

具體的，所述步驟一中正極磷酸鐵鋰漿料的固含量為：48％-56％，黏度范圍為：3500-8000m.Pas，細度≤15μm。

具體的，步驟一中所述納米磷酸鐵鋰粉末的一次粒徑為：一次粒徑≤100-200nm，比表面積6-16m³/g，磷酸鐵鋰占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為91％-94％；所述粘結(jié)劑為油性粘結(jié)劑HSV900、5130或同等的聚偏氟乙烯粘結(jié)劑的一種或多種混合，所述粘結(jié)劑占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為2％-6％；所述導電劑A為碳納米管(CNT)、石墨烯(Graphene)、導電炭黑(SP)、科琴黑(CB)、碳納米纖維(VGCF)、導電石墨(KS-6)中的至少一種，占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為3％-6％；所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

具體的，步驟二中所述負極石墨漿料的固含量為：42％-50％，黏度范圍為：4000m.Pas-1500m.Pas，細度≤20μm。

具體的，步驟二中所述負極石墨為具有核殼結(jié)構(gòu)的改性天然石墨D50≤16μm，比表面積為：1.8-6.5m³/g；石墨占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為：93％-96％；所述導電劑B為導電炭黑(SP)與科琴黑(CB)、碳納米管(CNT)、石墨烯(Graphene)、碳納米纖維(VGCF)的一種或幾種混合使用，占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為：1％-3.5％；所述粘結(jié)劑為水系粘結(jié)劑LA型、PAA型或CMC&SBR的其中一種，或油系粘結(jié)劑HSV900、5130中的一種；所述粘接劑占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為2.5％-4％；所述溶劑為去離子水或N-甲基吡咯烷酮(NMP)中的一種。

具體的，所述粘結(jié)劑5130的Tg(玻璃膠轉(zhuǎn)化溫度)為:-39℃。

具體的，步驟三中的溶劑為多種溶劑體系，選取EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、EA(乙酸乙酯)、PA(乙酸丙酯)、EP(丙酸乙酯)溶劑中的二至四種溶劑進行復配優(yōu)化。

具體的，步驟三中的添加劑為：FEC(氟代碳酸乙烯酯)、PS(1，3-丙磺酸內(nèi)脂)、VC(碳酸亞乙烯酯)、LiTFSi(雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰)、DTD(硫酸乙烯酯)、LiBOB(雙硼酸酯鋰)混合而成。

具體的，步驟四中，正極磷酸鐵鋰漿料涂覆于鋁箔集流體上，負極石墨漿料涂覆于銅箔集流體上。

實施例：

步驟一：正極磷酸鐵鋰漿料配置；

(1)先將粘結(jié)劑A與溶劑A混合分散60-90分鐘制備固含量為6％的膠液①，所述磷酸鐵鋰的一次粒徑100-200nm，比表面積＞14m3/g，所述磷酸鐵鋰占正極干粉質(zhì)量92％，所述粘接劑A為：5130，所述粘結(jié)劑A占正極干粉質(zhì)量分數(shù)為2.5％，所述溶劑A為：N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

(2)再向膠液①中加入一定比例的導電劑A高速分散90-120分鐘形成導電膠液②；所述導電劑A為：導電炭黑(SP)、碳納米管(CNT)、導電石墨(KS-6)混合而成。

(3)最后將導電膠液②分若干次加入納米磷酸鐵鋰粉末中進行高速分散，使正極漿料的固含量由75％逐步降低；所述正極磷酸鐵鋰漿料的固含量48-56％，黏度范圍3500-8000m.Pas，細度≤15μm。當所述正極磷酸鐵鋰漿料的黏度或細度不達標時可通過提高攪拌速度、延長攪拌時間、適當加入溶劑A來進行調(diào)節(jié)。

步驟二：負極石墨漿料配置；

(1)將粘結(jié)劑B和溶劑B按比例加入到雙行星攪拌機中分散60-90分鐘形成膠液③；所述粘結(jié)劑B為5130，所述粘結(jié)劑B占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為2.8％，所述溶劑B為N-甲基吡咯烷酮(NMP)。

(2)再向膠液③中再加入導電劑B高速分散90-120分鐘形成導電膠液④；所述導電劑B為導電炭黑與科琴黑2:1混合使用，占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為3.2％。

(3)最后加改性石墨粉末攪拌，刮料，繼續(xù)真空攪拌，所述改性天然石墨D50＜12μm，比表面積≥3.0m³/g，所述石墨粉末占負極干粉質(zhì)量分數(shù)為94％。所述負極石墨漿料的固含量42-50％，黏度范圍400-1500m.Pas，細度≤20μm。當所述負極石墨漿料的黏度或細度不達標時，可通過提高攪拌速度、延長攪拌時間、適當加入溶劑B、加入分散劑來進行調(diào)節(jié)。

步驟三：電解液配置；所述電解液的鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)，濃度為：1mol-1.3mol/L；所述電解液的溶劑在電解液中所占的質(zhì)量分數(shù)為：75％-85％；所述電解液的添加劑FEC(氟代碳酸乙烯酯)、PS(1，3-丙磺酸內(nèi)脂)、VC(碳酸亞乙烯酯)、LiTFSi(雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰)、DTD(硫酸乙烯酯)、LiBOB(雙硼酸酯鋰)混合而成，所述添加劑的添加比例為0.5％-5％。

步驟四：極片制作；將制備好的正極磷酸鐵鋰漿料和負極石墨漿料分別涂覆在相應的集流體上，經(jīng)過烘烤，分切工序完成后得到相應的正負極耳。其中，正極片和負極片的一端分別涂覆正極磷酸鐵鋰漿料和負極石墨漿料，另一端均不涂覆漿料。

步驟五：電池裝配。

(1)將卷繞完的電池卷芯兩端超聲揉平；

(2)在電池卷芯兩端包底部膠帶；

(3)電池卷芯入殼；

(4)在電池卷芯兩端焊接集流盤與蓋板的組合體；

(5)極耳整形；

(6)蓋板嵌入，將集流盤與蓋板的組合體育電池卷芯蓋合；

(7)蓋板與外殼激光焊接，對電池卷芯兩端分別進行激光焊接。

應用本發(fā)明的方法所制備的磷酸鐵鋰電池的在常溫和-20℃的環(huán)境下充電恒流比，如下表1和表2，其中，電池A和電池B均為本發(fā)明的方法所制備的磷酸鐵鋰電池。

表1

表2

圖1為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池在低溫下放電曲線圖；圖2為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池倍率充放電曲線圖；結(jié)合表1、表2、圖1及圖2，本發(fā)明的方法所制備的磷酸鐵鋰電池具有良好的倍率及低溫性能，不僅解決了磷酸鐵鋰電池的快速充放電的問題，而且解決了磷酸鐵鋰電池在超低溫環(huán)境下的充放電問題。

圖3為應用本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池6C大倍率下循環(huán)曲線圖。

由表1、表2、圖1、圖2及圖3可知，本發(fā)明制備的超低溫磷酸鐵鋰電池在低溫狀態(tài)下，1C、3C及6C的條件下，所述超低溫磷酸鐵鋰電池的充電恒流比均在96％以上，充滿電池的容量僅僅只需要11min；在-20℃的環(huán)境下1C大電流低溫放電容量比率93％以上，-40℃下1C大電流低溫放電容量比率78％以上，-20℃下0.5C充電恒流比75％以上、1C充電恒流比68％，6C循環(huán)2000周容量保持率大于80％的使用性能。

本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池，一方面，在常溫環(huán)境下具有常規(guī)的鋰電池并不具備的快速充電的優(yōu)點；另一方面，在超低溫環(huán)境下可以充放電，解決了常規(guī)的鋰電池不能在超低溫環(huán)境下使用的難題，也有利于本發(fā)明提供的方法所制備的磷酸鐵鋰電池推廣。

本發(fā)明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領域的人員而言可容易地實現(xiàn)另外的優(yōu)點和修改，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節(jié)、代表性的設備和這里示出與描述的圖示示例。