本申請涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種磷酸鐵鋰正極極片及其制備方法以及鋰離子電池和用電設備。

背景技術：

1、鋰離子電池具有工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長等優(yōu)點，在移動通訊、筆記本電腦，電動車等領域被廣泛應用。鋰離子電池主要由電極極片、隔膜、電解液以及電池外殼等部分組成，電池的性能不僅與所使用的電極材料的性能有關，還與整個電極的設計參數(shù)，比如面密度、壓實密度等有關。

2、電池的內(nèi)阻通常會隨著面密度的增加而減小，在一定范圍內(nèi)提高電極面密度，會降低電池的內(nèi)阻；但隨著面密度的提升，電池的循環(huán)性能會隨著電極面密度的增加而降低，因此在提高電極面密度的同時加大正極中粘結(jié)劑的含量或者提高正極的壓實密度可以提高電池的循環(huán)性能。壓實密度取決于活性材料、漿料配方等多種因素，受限于磷酸鐵鋰活性材料的限制，磷酸鐵鋰正極極片的壓實密度存在一個上限，一般在2.55-2.65g/cm3，目前市面上磷酸鐵鋰電池在低面密度(＜320g/cm2)可以達到2.65g/cm3的極限壓實，在360g/cm2左右面密度一般可以達到2.5g/cm3壓實，但＞400g/cm2面密度的壓實密度普遍在2.45g/cm3以下，而且受限于當下客觀存在的技術原因無法進一步提高；在面密度一定的前提下，壓實密度越小，極片會越厚，電阻率會升高，不利于離子遷移，并且孔隙率也較高，可能會產(chǎn)生大的閉孔，更加不利于電池性能的發(fā)揮。

3、提高磷酸鐵鋰正極極片的壓實密度不但能夠提高能量密度(電芯體積不變前提下)，而且也會改善因為面密度較高帶來的負面影響，但同時壓實密度越大，活性材料顆粒之間的擠壓程度會越大，極片的空隙度會減小，電解液會更難浸潤，反而不利于克容量發(fā)揮，電池循環(huán)過程中的極化也會變大，不利于大倍率充放電；因此，如何綜合提高磷酸鐵鋰的電化學性能是一個需要關注的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本申請的目的在于提供一種磷酸鐵鋰正極極片及其制備方法，使得所述磷酸鐵鋰正極極片在較高的面密度和壓實密度前提下能夠改善鋰離子電池的電化學性能；

2、本申請的另外一個目的在于提供基于上述正極極片制備的鋰離子電池以及用電設備。

3、為了解決上述技術問題/達到上述目的或者至少部分地解決上述技術問題/達到上述目的，作為本申請的第一個方面，提供了一種磷酸鐵鋰正極極片，包括集流體和涂覆于集流體上的正極材料；所述正極材料包括磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導電劑、單壁碳納米管、多壁碳納米管和石墨烯；所述正極極片的面密度為420-430g/cm2，壓實密度為2.55g/cm3。

4、可選地，所述磷酸鐵鋰的d50在0.6-1.5μm，d90≤5μm，單壁碳納米管的長度在5-30μm，多壁碳納米管的長度在10-30μm。

5、可選地，所述正極材料包括93-97％磷酸鐵鋰、1-5％粘結(jié)劑、0.1-1％導電劑、0.4-0.9％單壁碳納米管、0.1-0.3％多壁碳納米管和0.1-0.3％石墨烯。

6、作為本申請的第二個方面，提供了所述的磷酸鐵鋰正極極片的制備方法，包括：

7、將磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導電劑、單壁碳納米管、多壁碳納米管和石墨烯按照比例，通過濕法攪拌制備成磷酸鐵鋰正極漿料，所述正極漿料涂覆在集流體上進行干燥，然后輥壓，獲得所述磷酸鐵鋰正極極片。

8、作為本申請的第三個方面，提供了一種鋰離子電池，包括本申請所述的磷酸鐵鋰正極極片，以及隔膜、電解液和負極極片。

9、可選地，所述負極極片的n/p比為1.2。進一步可選地，所述負極極片的活性材料為石墨類材料。

10、作為本申請的第四個方面，提供了一種用電設備，包括本申請所述的鋰離子電池，所述鋰離子電池為所述用電設備提供電能。

11、本申請所述正極極片具有較高的面密度，并通過優(yōu)化正極材料的配方組成，將磷酸鐵鋰正極極片的壓實密度提高至其極限值范圍，能夠有效連接磷酸鐵鋰顆粒，形成良好的三維導電網(wǎng)絡，使電池不僅保持優(yōu)異的電化學性能，還能夠提升極片的柔軟性，減少極片的內(nèi)應力，防止極片出現(xiàn)脆片、斷片等問題。

技術特征：

1.一種磷酸鐵鋰正極極片，其特征在于，包括集流體和涂覆于集流體上的正極材料；所述正極材料包括磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導電劑、單壁碳納米管、多壁碳納米管和石墨烯；所述正極極片的面密度為420-430g/cm2，壓實密度為2.55g/cm3。

2.根據(jù)權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極極片，其特征在于，所述磷酸鐵鋰的d50在0.6-1.5μm，d90≤5μm，單壁碳納米管的長度在5-30μm，多壁碳納米管的長度在10-30μm。

3.根據(jù)權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極極片，其特征在于，所述正極材料包括93-97％磷酸鐵鋰、1-5％粘結(jié)劑、0.1-1％導電劑、0.4-0.9％單壁碳納米管、0.1-0.3％多壁碳納米管和0.1-0.3％石墨烯。

4.根據(jù)權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極極片的制備方法，其特征在于，包括：

5.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權利要求1-3任意一項所述的磷酸鐵鋰正極極片，以及隔膜、電解液和負極極片。

6.根據(jù)權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極極片的n/p比為1.2。

7.根據(jù)權利要求5或6所述的鋰離子電池，其特征在于，所述負極極片的活性材料為石墨類材料。

8.一種用電設備，其特征在于，包括權利要求5-7任意一項所述的鋰離子電池，所述鋰離子電池為所述用電設備提供電能。

技術總結(jié)
本申請涉及鋰離子電池領域，公開了一種磷酸鐵鋰正極極片及其制備方法以及鋰離子電池和用電設備。本申請所述正極極片包括集流體和涂覆于集流體上的正極材料；所述正極材料包括磷酸鐵鋰、粘結(jié)劑、導電劑、單壁碳納米管、多壁碳納米管和石墨烯；所述正極極片的面密度為420?430g/cm2，壓實密度為2.55g/cm3。本申請所述正極極片具有較高的面密度，并通過優(yōu)化正極材料的配方組成，將磷酸鐵鋰正極極片的壓實密度提高至其極限值范圍，能夠有效連接磷酸鐵鋰顆粒，形成良好的三維導電網(wǎng)絡，使電池不僅保持優(yōu)異的電化學性能，還能夠提升極片的柔軟性，減少極片的內(nèi)應力，防止極片出現(xiàn)脆片、斷片等問題。

技術研發(fā)人員：劉睿奇,單旭,楊聯(lián)貴,吳雙峰,甘欣雨,鹿佳怡
受保護的技術使用者：格力鈦新能源股份有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10