CN101325254A - 一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法 - Google Patents

一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法 Download PDF

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Abstract

一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其包括以下步骤：(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为2－10％的碱性溶液中浸泡2－5h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在300－350℃下焙烧2－5h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.5－1％的碱性物质，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。本发明能够有效改善LiFePO4在涂布和组装过程中的掉粉现象，并可明显提高磷酸铁锂克容量，且操作简便易行，成本低廉。

Description

一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法
技术领域
本发明涉及一种磷酸铁锂电池的制造方法，尤其是涉及一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法。
背景技术
能源危机、资源短缺、环境污染是人类生存面临的三大严竣挑战，寻找干净、可再生、资源节约型的二次能源是实现人类社会可持续发展亟待解决的重要任务。
锂离子电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、绿色环保等优点，成为二次电池发展的趋势。现已广泛应用于无线通讯、数码相机、笔记本电脑等便携电器的电源，并在用作航空航天、国防军工、野外作业、潜艇等特殊应用领域大容量电源方面具有广阔的应用前景。
由于LiCoO2资源短缺，价格昂贵，特别是其安全性差，限制了其在动力电池领域的应用。磷酸铁锂因其原料丰富，安全性好，已被广泛认为是下一代锂离子动力电池的首选正极材料。但是磷酸铁锂正极材料也有一个致命的缺点，那就是电导率低，这个缺点极大影响了LiFePO4的应用。目前，为了克服这一缺点，人们采取了以下技术措施：制备超细颗粒，增大材料的比表面积或是包覆一层能够导电的碳，使用LiPF6作为电解质的电解液，以提高其电导率。但是，细小颗粒的LiFePO4在涂布和组装过程中又带来了极片易掉粉的问题；使用LiPF6作为电解质的电解液，其分解出来的HF会与从LiFePO4脱出的Li+反应，降低了LiFePO4克容量，进而影响其能量密度。因此，极片掉粉和低克容量等问题已经严重影响了LiFePO4电池技术的发展。
CN 200610157460.0公开了一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，该方法是在将磷酸铁锂浆料涂布于集流体之前，先将碱溶液喷洒于集流体表面或者将集流体浸泡于碱溶液中5-60秒。该方法对解决极片掉粉问题有一定效果，但尚欠理想，且操作步骤复杂；并且用该方法制造的正极片装配的磷酸铁锂电池，克容量未见提高。
发明内容
本发明针对LiFePO4在涂布和组装过程中掉粉的问题，提供一种能够有效改善LiFePO4在涂布和组装过程中的掉粉现象，并可明显提高磷酸铁锂克容量，且操作简便易行，成本低廉的磷酸铁锂电池正极片的制造方法。
本发明的技术方案是，其包括以下步骤：(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为2-10％的碱性溶液(优选Li2CO3溶液)中浸泡2-5h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在300-350℃下焙烧2-5h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.5-1％的碱性物质(优选LiOH)，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
本发明具有以下优点与积极效果：加入到正极材料中的Li2CO3和LiOH，在涂布过程中，能够腐蚀集流体铝箔，增加铝箔的粗糙度，从而使LiFePO4更加容易附着在集流体上，从而减少极片掉粉的现象；加入到正极材料中的Li2CO3和LiOH等碱性物质，能够有效地和电解液中的HF反应，进而减少HF与从LiFePO4脱出的Li+反应，从而提高了磷酸铁锂的克容量。并且，本发明操作简便易行，成本低廉。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为5％的Li2CO3溶液中浸泡3h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在300℃下焙烧2h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.5wt％的LiOH，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
采用本实施例生产的锂离子电池正极片，按照生产锂离子电池的常规工艺，与负极片、隔膜、电解液、电池外壳进行组装，经充放电活化后得到的磷酸铁锂动力电池，采用本实施例生产的锂离子电池正极片组装磷酸铁锂动力电池，经检测，正极片掉粉量及磷酸铁锂的克容量见本说明书末尾附表1、2。
实施例2
(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为3％的Li2CO3溶液中浸泡3h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在350℃下焙烧3h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.8wt％的LiOH，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
采用本实施例生产的锂离子电池正极片组装成的磷酸铁锂动力电池，经检测，正极片掉粉量及磷酸铁锂的克容量见本说明书末尾附表1、2。
实施例3
(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为8％的Li2CO3溶液中浸泡2.5h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在350℃下焙烧2h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.3wt％的LiOH，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
采用本实施例生产的锂离子电池正极片组装成的磷酸铁锂动力电池，经检测，正极片掉粉量及磷酸铁锂的克容量见本说明书末尾附表1、2。
实施例4
(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为10％的Li2CO3溶液中浸泡2h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在350℃下焙烧3h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.2wt％的LiOH，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
采用本实施例生产的锂离子电池正极片组装成的磷酸铁锂动力电池，经检测，正极片掉粉量及磷酸铁锂的克容量见本说明书末尾附表1、2。
表1实施例1-4正极片掉粉量
  实施例   1   2   3   4   对照常规法
  掉粉率(％)   1.2   0.9   0.5   0.8   6.3
表2实施例1-4正极片磷酸铁锂的克容量
  实例   1   2   3   4   对照常规法
  克容量(mAh/g)   131   133   134   133   128
所述掉粉量及磷酸铁锂的克容量的检测方法如下。
(1)掉粉率测试方法：选择刚刚涂布完成的磷酸铁锂极片轻轻抖动，去除极片表面粉料，然后100张称重，记为G1，待相应的磷酸铁锂极片卷绕完成后，再将其分别拆开轻轻抖动，去除极片表面粉料，然后称重，记为G2，掉粉率＝G2/G1×100％。
(2)克容量检测方法：首先记录每个电池内极片的重量并计算出LiFePO4活性物质的重量，待电池在BK7064(10A)型化成柜上化成分容完毕后得到整个电池的容量，将电池容量除以LiFePO4活性物质的重量，便得到LiFePO4活性物质的克容量。
从表1及表2可见，与常规法比较，极片掉粉现象最高可减少92％，最低也可减少81％；磷酸铁锂的克容量也可提高2.34％-4.69％。

Claims (3)

1、一种磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将普通市售LiFePO4置于质量浓度为2-10％的碱性溶液中浸泡2-5h，并充分搅拌，将溶液水分蒸发；(2)将浸泡后的LiFePO4在300-350℃下焙烧2-5h；(3)在经焙烧所得的LiFePO4粉末中，加入相对于LiFePO4正极活性物质的含量为0.5-1％的碱性物质，按照常规的锂离子电池正极生产工艺，与粘结剂、导电剂、添加剂、溶剂等混合配制成浆料，经涂布、干燥、轧膜、分切，制作成锂离子电池正极片。
2、如权利要求1所述的磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于，所述第(1)步，碱性溶液为Li2CO3溶液。
3、如权利要求1或2所述的磷酸铁锂电池正极片的制造方法，其特征在于，所述第(3)步，碱性物质为LiOH。
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