CN105140519B - 一种磷酸铁锂正极材料及磷酸铁锂二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：磷酸铁锂70‑92份、分散导电剂0‑8份、集中导电剂0‑8份、协同导电剂0‑20份、粘结剂1‑6份、其它助剂0‑2份。所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。本发明的磷酸铁锂正极材料通过采用分散导电剂、集中导电剂和协同导电剂多维复配使用，构建完整的导电网络和粘接网络，可以使得磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，提升磷酸铁锂二次电池的功率和循环寿命。本发明的磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，功率高，循环寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种磷酸铁锂正极材料及磷酸铁锂二次电池。
背景技术
磷酸铁锂受制于颗粒小、比表面积大和导电性差的缺点，致使磷酸铁锂极片本体粉料混合不均匀和粉料涂覆层与导电基材界面粘接性能差，从而出现放电阻抗大和存储时内阻增长快的缺陷,最终磷酸铁锂电池失效。
极片本体粉料混合不均匀的工艺已经成熟并得到良好应用，粉料涂覆层与导电基材界面粘接性能差的问题则一直制约磷酸铁锂电池，特别是磷酸铁锂动力电池的大规模推广应用。目前能部分解决该问题的方法有两种：一是采用涂碳铝箔，该法能够降低电池内阻增长幅度，但存在工艺成本高昂、适用性有限和引入杂质的固有缺陷，只有部分产品得到市场认可；二是采用蚀刻铝箔，增大表面积，增强粘接力，但这种方法的作用有限，同时减低铝箔的机械强度，引入杂质，带来作业困难。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂正极材料，该磷酸铁锂正极材料可以使得磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，提升磷酸铁锂二次电池的功率和循环寿命。
本发明的另一目的在于提供一种磷酸铁锂二次电池，该磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，功率高，循环寿命长。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 70-92份
分散导电剂 0-8份
集中导电剂 0-8份
协同导电剂 0-20份
粘结剂 1-6份
其它助剂 0-2份。
本发明的磷酸铁锂正极材料可以使得磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，提升磷酸铁锂二次电池的功率和循环寿命。
优选的，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 75-90份
分散导电剂 2-7份
集中导电剂 0.5-3份
协同导电剂 0-15份
粘结剂 2-5.5份
其它助剂 0-1.5份。
优选的，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 78-90份
分散导电剂 2-6份
集中导电剂 0.5-2.5份
协同导电剂 3-10份
粘结剂 2-5份
其它助剂 0-1份。
优选的，所述分散导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管和碳纳米管浆料中的至少一种，分散导电剂的颗粒粒径D50为0.01-1μm。分散导电剂起分散导电作用，优选的，所述炭黑为Super C65炭黑导电剂、Super C45炭黑导电剂或Super P Li炭黑导电剂。
优选的，所述集中导电剂为导电石墨、鳞片石墨、石墨烯和石墨烯浆料中的至少一种，集中导电剂的颗粒粒径D50为1-35μm。集中导电剂起集中导电作用和面点式嵌粘锚定铝箔优化粉料涂覆层与导电基材界面粘接作用，优选的，导电石墨为KS-6导电石墨、KS-6L导电石墨、GF-8导电石墨或GF-2导电石墨。
优选的，所述协同导电剂为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸锂、LiNi0.5Mn1.5O4、二氧化硅、氧化铝、氧化锆和氧化镁中的至少一种，协同导电剂的颗粒粒径D50为0.2-40μm。协同导电剂起到增加分散性和改善粉料涂覆层与导电基材界面粘接作用，该颗粒分散剂与铝箔的粘接力大于磷酸铁锂与铝箔的粘接力，增加涂覆层与铝箔的粘接力，协同导电剂与集中导电剂协同作用，提高粘接和导电能力，该协同导电剂可以是活性物质，也可以是非活性物质。
优选的，所述粘结剂为油性粘结剂或水性粘结剂。更为优选的，所述油性粘接剂为PVDF油性粘接剂，所述PVDF油性粘接剂为Solef-6020 PVDF油性粘接剂、Solef-5130 PVDF油性粘接剂、Solef-21216 PVDF油性粘接剂、HSV900 PVDF油性粘接剂、HSV800 PVDF油性粘接剂、761A PVDF油性粘接剂和LBG-1 PVDF油性粘接剂中的至少一种；所述水性粘接剂为LA-132水性粘接剂和/或LA-133水性粘接剂。本发明的油性粘接剂还可以采用其它类型的油性粘接剂，本发明的水性粘接剂还可以采用其它类型的水性粘接剂，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
同性粘结剂单用或两种及两种以上混合使用。本发明的粘结剂可以采用油性粘结剂中的任意一种或水性粘结剂中的任意一种分别单独使用，也可以采用油性粘结剂中的任意两种或两种以上混合使用，还可以采用水性粘结剂中的任意两种或两种以上混合使用。
优选的，所述其它助剂为分散剂KD-1和/或分散剂PVP。其它助剂起到增加分散性能和优化多维立体导电网络性能的作用。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。本发明的磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，功率高，循环寿命长。
本发明的有益效果在于：本发明的磷酸铁锂正极材料通过采用分散导电剂、集中导电剂和协同导电剂多维复配使用，构建完整的导电网络和粘接网络，可以使得磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，提升磷酸铁锂二次电池的功率和循环寿命。
本发明的磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，功率高，循环寿命长。
附图说明
图1是本发明制得的磷酸铁锂二次电池1C充电15C放电的循环曲线图。
图2是本发明的磷酸铁锂正极材料在磷酸铁锂二次电池极片上的分布示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-2对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
实施例1
一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 70份
分散导电剂 5份
集中导电剂 7.5份
协同导电剂 12份
粘结剂 5份。
其它助剂 0.5份
所述分散导电剂为Super C65炭黑导电剂。
所述集中导电剂为KS-6导电石墨，集中导电剂的颗粒粒径D50为3.5μm。
所述协同导电剂为钴酸锂，协同导电剂的颗粒粒径D50为5.8μm。
所述粘结剂为Solef-5130 PVDF油性粘接剂。
所述其它助剂为分散剂KD-1。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。
实施例2
一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 75份
分散导电剂 5份
集中导电剂 1份
协同导电剂 13.5份
粘结剂 5份
其它助剂 0.5份。
所述分散导电剂为Super C45炭黑导电剂，分散导电剂的颗粒粒径D50为0.1μm。
所述集中导电剂为KS-6L导电石墨，集中导电剂的颗粒粒径D50为3.5μm。
所述协同导电剂为锰酸锂或镍酸锂，协同导电剂的颗粒粒径D50为10μm。
所述粘结剂为PVDF油性粘接剂，所述PVDF油性粘接剂为Solef-6020 PVDF油性粘接剂、Solef-5130 PVDF油性粘接剂、Solef-21216 PVDF油性粘接剂、HSV900 PVDF油性粘接剂、HSV800 PVDF油性粘接剂、761A PVDF油性粘接剂和LBG-1 PVDF油性粘接剂中的任意两种或两种以上复配使用。
所述其它助剂为分散剂PVP。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。
实施例3
一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 80份
分散导电剂 6份
集中导电剂 2份
协同导电剂 7.5份
粘结剂 3.5份
其它助剂 1份。
所述分散导电剂为Super P Li炭黑导电剂。
所述集中导电剂为GF-8导电石墨，集中导电剂的颗粒粒径D50为4μm。
所述协同导电剂为镍钴锰酸锂、镍锰酸锂或LiNi0.5Mn1.5O4，协同导电剂的颗粒粒径D50为12μm。
所述粘结剂为LA-132水性粘接剂。
所述其它助剂为分散剂KD-1。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。
实施例4
一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 85份
分散导电剂 3份
集中导电剂 5份
协同导电剂 2.5份
粘结剂 4份
其它助剂 0.5份。
所述分散导电剂为碳纳米管
所述集中导电剂为GF-2导电石墨，集中导电剂的颗粒粒径D50为4μm。
所述协同导电剂为二氧化硅或氧化铝，协同导电剂的颗粒粒径D50为2μm。
所述粘结剂为LA-133水性粘接剂。
所述其它助剂为分散剂PVP。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。
实施例5
一种磷酸铁锂正极材料，所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
磷酸铁锂 90份
分散导电剂 4.5份
集中导电剂 1份
协同导电剂 1份
粘结剂 3份
其它助剂 0.5份。
所述分散导电剂为碳纳米管浆料。
所述集中导电剂为石墨烯。
所述协同导电剂为氧化锆或氧化镁，协同导电剂的颗粒粒径D50为2μm。
所述粘结剂为LA-132水性粘接剂和LA-133水性粘接剂复配使用。
所述其它助剂为分散剂KD-1和分散剂PVP复配使用。
一种磷酸铁锂二次电池，所述磷酸铁锂二次电池的正极采用上述所述的磷酸铁锂正极材料制得。
本发明的磷酸铁锂正极材料通过采用分散导电剂、集中导电剂和协同导电剂多维复配使用，构建完整的导电网络和粘接网络，可以使得磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，提升磷酸铁锂二次电池的功率和循环寿命。
从图1-2可以看出，本发明制得的磷酸铁锂二次电池在大功率放电时内阻基本不增长或增长幅度小，功率高，循环寿命长。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于：所述磷酸铁锂正极材料包括如下重量份的原料：
其中，所述分散导电剂为炭黑、碳纤维、碳纳米管和碳纳米管浆料中的至少一种，所述炭黑为Super C65炭黑导电剂、Super C45炭黑导电剂或Super P Li炭黑导电剂，分散导电剂为的颗粒粒径D50为0.01-1μm；所述集中导电剂为导电石墨、鳞片石墨、石墨烯和石墨烯浆料中的至少一种，所述导电石墨为KS-6导电石墨、KS-6L导电石墨、GF-8导电石墨或GF-2导电石墨，集中导电剂的颗粒粒径D50为1-4μm；所述协同导电剂为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍锰酸锂、LiNi0.5Mn1.5O4、二氧化硅、氧化铝、氧化锆和氧化镁中的至少一种，协同导电剂的颗粒粒径D50为2-12μm；所述粘结剂为油性粘结剂或水性粘结剂；所述油性粘接剂为PVDF油性粘接剂，所述PVDF油性粘接剂为Solef-6020 PVDF油性粘接剂、Solef-5130PVDF油性粘接剂、Solef-21216 PVDF油性粘接剂、HSV900 PVDF油性粘接剂、HSV800 PVDF油性粘接剂、761A PVDF油性粘接剂和LBG-1 PVDF油性粘接剂中的至少一种；所述水性粘接剂为LA-132水性粘接剂和/或LA-133水性粘接剂。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂正极材料，其特征在于：所述其它助剂为分散剂KD-1和/或分散剂PVP。
3.一种磷酸铁锂二次电池，其特征在于：所述磷酸铁锂二次电池的正极采用权利要求1-2任一项所述的磷酸铁锂正极材料制得。
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