CN103022426B - 大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，包括：（1）按重量百分比，将86%-92%的磷酸铁锂、2%-4%的导电剂、3~4%的PVDF和余量的溶剂置于搅拌器中，抽真空充分搅拌制成浆料；（2）把上述浆料按照面密度310~320g/m2涂覆在正极集流体上，干燥后制成极片；（3）极片烘烤后，按照工艺要求辊压到一定的厚度；（4）辊压后的极片用自动分条机分切，得到所需要宽度的极片；（5）分切后的极片用自动模切机模切到所需要的极片。本发明制得的浆料流变性、一致性、稳定性较好，极片掉料情况大有改善，电池短路情况、循环寿命、安全性大有改善，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于磷酸铁锂锂离子电池的制备领域，特别涉及一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法。
背景技术
在石油资源日渐短缺、环境污染日益严重的今天，能源、资源、环境与人类社会的和谐发展日益成为社会关注的焦点，寻求开发传统石化能源的替代能源、实现无害资源产业发展、谋求人与环境的和谐显得尤为迫切。在现代社会，人们对大容量、高功率电池的需求愈来愈强烈，特别是对用于电动工具、电动自行车、摩托车、汽车动力源以及备用电源电池的要求不断提高。目前使用的动力电池主要为铅酸动力电池、镍氢电池、镍镉电池。铅酸电池中的铅，镍镉电池中的镉从开采、冶炼到生产的排污，都会对环境造成污染。另外在其废弃后若处理不当，仍将对环境造成二次污染。所以对环境无污染的锂离子正极材料动力电池显得尤为重要。
目前市场上的锂离子聚合物电池以常规型低容量为主，正极材料主要使用钴酸锂材料。但是钴酸锂材料的高温安全性和耐过充性能较差，所以不能用作大容量高功率聚合物组离子动力电池的正极材料。另外，制备大容量高功率动力型聚合物锂离子电池，若使用常规卷绕式结构，其电池极片必然很长，给制片带来很大的困难，并且极片容易受损，不但会影响电池容量性能，而且会导致电池的安全性降低，另外电池内阻较高，电池大电流放电性能较差。因此，到目前为止，制备大容量高功率聚合物锂离子动力电池进展缓慢。
磷酸铁锂具有比能量高、循环寿命长、结构稳定、安全性能好、成本低廉、无任何有毒有害物质、不会对环境构成任何污染等特点，是制备大容量高功率动力电池最有发展潜力的正极材料，但是磷酸铁锂加工困难，容易在制备浆料过程中吸水，造成涂布困难。随着社会的发展和科学技术的进步，锂离子聚合物电池也在不断地更新换代，人们迫切希望一种大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池。
但是现有技术中存在由于前期制作的正极极片出现掉料，生产的极片叠片制作后容易短路的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，该方法制得的浆料流变性、一致性、稳定性较好，极片掉料情况大有改善，电池短路情况、循环寿命、安全性大有改善，具有良好的应用前景。
本发明的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，包括：
（1）按重量百分比，将86%-92%的磷酸铁锂、2%-4%的导电剂、3~4%的PVDF和余量的溶剂置于搅拌器中，抽真空充分搅拌制成浆料；
浆料的制备工艺具体为：
①首先将磷酸铁锂、导电剂和PVDF烘烤；
②把PVDF加入到溶剂中，在搅拌器中以自转2300-2500转/min、公转19-21转/min的速度抽真空搅拌，得到粘结液体系；
③把导电剂加入到上述粘结液体系中，以自转1600-1800转/min、公转16-18转/min的速度抽真空搅拌；
④把磷酸铁锂加入搅拌器中，以自转1900-2100转/min、公转17-19转/min的速度抽真空搅拌；
⑤以自转500-700转/min、公转7-9转/min的速度抽真空搅拌；
⑥用筛子二次过滤，得到浆料；
（2）把上述浆料按照面密度310~320g/m2涂覆在正极集流体上，干燥后制成极片；
（3）极片烘烤后，按照工艺要求辊压到厚度为170-180μm的极片；
（4）辊压后的极片用自动分条机分切，得到宽度为295mm的极片；
（5）分切后的极片用自动模切机模切到所需要的极片。
所述步骤（1）中的导电剂为导电石墨KS-6、导电石墨KS-15或导电碳黑SP。
所述步骤（1）中的溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
所述步骤（1）中的PVDF的分子量为100万。
所述步骤④中磷酸铁锂分三次加入搅拌器。
所述步骤⑤中真空度≦-0.095Mpa。
所述步骤⑥中筛子的目数为120目。
所述步骤（5）中模切极片所采用的刀片重新修模，刀片厚度为0.1~0.2mm。
有益效果
（1）制备浆料时，溶解PVDF用快速搅拌，导电剂用较慢的速度搅拌，而正极磷酸铁锂材料用中等速度搅拌，这样使用不同搅拌速度制得的浆料流变性、一致性、稳定性较好；
（2）制备浆料，粘结剂的含量从5%调整到3%~4%后，极片的掉料情况大有改善；
（3）涂布时，面密度由前期较大的面密度（350~360g/m2）调整至较小的面密度（310~320g/m2），极片掉料情况大有改善；
（4）模切极片时模切的刀片重新修模后，模切后的极片掉料情况大有改善；
（5）掉料情况改善后，电池短路情况、循环寿命、安全性大有改善。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
（1）按重量百分比，将86%的磷酸铁锂、2%的导电石墨KS-6、3%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于搅拌器中，抽真空充分搅拌制成浆料；
浆料的制备工艺具体为：
①首先将磷酸铁锂、导电剂和PVDF烘烤；
②把PVDF加入到溶剂中，在搅拌器中以自转2300转/min、公转19转/min的速度抽真空搅拌，得到粘结液体系；
③把导电剂加入到上述粘结液体系中，以自转1600转/min、公转16转/min的速度抽真空搅拌；
④把磷酸铁锂分三次加入搅拌器中，以自转1900转/min、公转17转/min的速度抽真空搅拌；
⑤以自转500转/min、公转7转/min的速度抽真空搅拌，真空度≦-0.095Mpa；
⑥用120目的筛子二次过滤，得到浆料；
（2）把上述浆料按照面密度310g/m2涂覆在正极集流体上，干燥后制成极片；
（3）极片烘烤后，按照工艺要求辊压到厚度为170μm的极片；
（4）辊压后的极片用自动分条机分切，得到宽度为295mm的极片；
（5）分切后的极片用自动模切机模切到所需要的极片，模切极片所采用的刀片重新修模，刀片厚度为0.1mm。
实施例2
（1）按重量百分比，将92%的磷酸铁锂、3%的导电石墨KS-6、4%的PVDF和余量的氮甲基吡咯烷酮置于搅拌器中，抽真空充分搅拌制成浆料；
浆料的制备工艺具体为：
①首先将磷酸铁锂、导电剂和PVDF烘烤；
②把PVDF加入到溶剂中，在搅拌器中以自转2500转/min、公转21转/min的速度抽真空搅拌，得到粘结液体系；
③把导电剂加入到上述粘结液体系中，以自转1800转/min、公转18转/min的速度抽真空搅拌；
④把磷酸铁锂分三次加入搅拌器中，以自转2100转/min、公转19转/min的速度抽真空搅拌；
⑤以自转700转/min、公转9转/min的速度抽真空搅拌，真空度≦-0.095Mpa；
⑥用120目的筛子二次过滤，得到浆料；
（2）把上述浆料按照面密度320g/m2涂覆在正极集流体上，干燥后制成极片；
（3）极片烘烤后，按照工艺要求辊压到厚度为180μm的极片；
（4）辊压后的极片用自动分条机分切，得到宽度为295mm的极片；
（5）分切后的极片用自动模切机模切到所需要的极片，模切极片所采用的刀片重新修模，刀片厚度为0.2mm。
Claims (6)
1.一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，包括：
(1)按重量百分比，将86％-92％的磷酸铁锂、2％-4％的导电剂、3～4％的PVDF和余量的溶剂置于搅拌器中，抽真空充分搅拌制成浆料；
浆料的制备工艺具体为：
①首先将磷酸铁锂、导电剂和PVDF烘烤；
②把PVDF加入到溶剂中，在搅拌器中以自转2300-2500转/min、公转19-21转/min的速度抽真空搅拌，得到粘结液体系；
③把导电剂加入到上述粘结液体系中，以自转1600-1800转/min、公转16-18转/min的速度抽真空搅拌；
④把磷酸铁锂加入搅拌器中，以自转1900-2100转/min、公转17-19转/min的速度抽真空搅拌；
⑤以自转500-700转/min、公转7-9转/min的速度抽真空搅拌；其中，真空度≦-0.095Mpa；
⑥用筛子二次过滤，得到浆料；
(2)把上述浆料按照面密度310～320g/m2涂覆在正极集流体上，干燥后制成极片；
(3)极片烘烤后，按照工艺要求辊压到厚度为170-180μm的极片；
(4)辊压后的极片用自动分条机分切，得到宽度为295mm的极片；
(5)分切后的极片用自动模切机模切到所需要的极片；其中，模切极片所采用的刀片重新修模，刀片厚度为0.1～0.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的导电剂为导电石墨KS-6、导电石墨KS-15或导电碳黑SP。
3.根据权利要求1所述的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的溶剂为氮甲基吡咯烷酮。
4.根据权利要求1所述的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中的PVDF的分子量为100万。
5.根据权利要求1所述的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：所述步骤④中磷酸铁锂分三次加入搅拌器。
6.根据权利要求1所述的一种大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法，其特征在于：所述步骤⑥中筛子的目数为120目。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Three road 201812 Shanghai Jiading District Jiangqiao Town Park No. 223 Patentee after: SHANGHAI SUOLI SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Address before: Three road 201812 Shanghai Jiading District Jiangqiao Town Park No. 223 Patentee before: Shanghai Suoli Technology Co., Ltd. |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Preparation method of anode pole piece of lithium iron phosphate lithium ion battery for large-capacity vehicle Effective date of registration: 20151216 Granted publication date: 20150422 Pledgee: China Co truction Bank Corp Shanghai Minhang branch Pledgor: SHANGHAI SUOLI SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2015310000050 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20190515 Granted publication date: 20150422 Pledgee: China Co truction Bank Corp Shanghai Minhang branch Pledgor: SHANGHAI SUOLI SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Registration number: 2015310000050 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20130403 Assignee: Jiangxi Huaxin Rui Automobile Energy Technology Co Ltd Assignor: SHANGHAI SUOLI SCIENCE & TECHNOLOGY CO., LTD. Contract record no.: 2019310000037 Denomination of invention: Preparation method of anode pole piece of lithium iron phosphate lithium ion battery for large-capacity vehicle Granted publication date: 20150422 License type: Exclusive License Record date: 20190529 |
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| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211118 Address after: 200335 1f, building B, No. 33, Guangshun Road, Changning District, Shanghai Patentee after: SHANGHAI SANJIU ELECTRIC EQUIPMENT Co.,Ltd. Address before: 201812 No. 223, Jinyuan Third Road, Jiangqiao Town, Jiading District, Shanghai Patentee before: SHANGHAI SUOLI SCIENCE & TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| TR01 | Transfer of patent right |