CN106711393A - 磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法 - Google Patents

磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，该制作方法依次包括正极浆料的制取、浆料的涂覆与辊压。其中，在正极浆料的制取中：按照质量比为100:0.15:2准备好磷酸铁锂、碳纳米管和偏聚二氟乙烯。在涂布时，将涂有炭纳米管的集流体安装在涂布机上，再用配置好的正极浆料对集流体涂覆以获取涂布极片。与现有技术相比，本发明一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法具有的好处在于：不仅可以提高正极活性物质的含量，提高电池能量密度，同时可以降低电池的内阻，并且电池的倍率性能和循环性能都有一定的提升。

Description

磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法
【技术领域】
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法。
【背景技术】
锂离子电池作为绿色环保新能源，具有可靠性好、安全性高、体积小、重量轻等优点，被广泛的应用于电子产品、电动汽车、军工产品等领域。随着电动车系统对功率性能要求的提高，锂离子电池正向着高功率和高倍率方向发展。
磷酸铁锂电池近年来被广泛用于电动车电池的生产中，但是磷酸铁锂的导电性能差，能量密度低等原因一直困扰着动力电池行业的从业者，目前已经通过碳包覆磷酸铁锂来改善其导电性能，但是效果并不是特别理想。市场主流使用的导电剂，例如导电炭黑，人造石墨类炭黑，由于其本身导电性能差，在正极配料过程中的添加量要达到5％左右才能保证磷酸铁锂电池的倍率和循环性能，这样，导电剂含量过高，又会导致电池容量下降。
鉴于以上弊端，实有必要提供一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法以克服现有技术的不足。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，该制作方法依次包括正极浆料的制取、浆料的涂覆与辊压，其中，
正极浆料的制取：按照质量比为100:0.15:2准备好磷酸铁锂、碳纳米管和偏聚二氟乙烯，先将偏聚二氟乙烯加入到有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得粘结剂溶液；又将碳纳米管加入粘结剂溶液中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得导电浆液；再将磷酸铁锂加入导电浆液中，在真空度为-0.09Mpa下搅拌240min；最后，再添加N-甲基吡咯烷酮以公转10rpm/s，自传10rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌30min，得到固含量为45％，粘度为6500cp的正极浆料；
浆料的涂覆与辊压：先将涂有炭纳米管的集流体安装在涂布机上，再用配置好的上述正极浆料对集流体涂覆以获取涂布极片，然后，对涂布极片进行辊压以获得正极极片。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，在涂布极片辊压之前，先要在温度115-120℃下烘干、再在80℃环境下干燥。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述辊压时辊压压力在0.5-10Mpa，得到的正极极片的厚度为120-160u。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述涂布时涂布速度为3-10m/min。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述低速为公转40rpm/s，自传40rpm/s。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述的碳纳米管为单壁碳纳米管。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述涂碳纳米管铝箔的铝箔厚度为16-18u，涂碳纳米管层的单向厚度为1-2u。
作为本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法的一种改进，所述的磷酸铁锂干粉为纳米级磷酸铁锂。
与现有技术相比，本发明一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法具有的好处在于：不仅可以提高正极活性物质的含量，提高电池能量密度，同时可以降低电池的内阻，并且电池的倍率性能和循环性能都有一定的提升。
【附图说明】
图1为本发明所涉及的涂炭纳米管铝箔的SEM图；
图2为本发明所涉及的正极片的SEM图；
图3为本发明所涉及的正极片的结构示意图；
图4为本发明所涉及的正极片制作的锂离子电池的循环对比图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
本发明提供了一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，该制作方法依次包括正极浆料的制取、浆料的涂覆与辊压，其中，
正极浆料的制取：按照质量比为100:0.15:2准备好磷酸铁锂、碳纳米管和偏聚二氟乙烯，先将偏聚二氟乙烯加入到有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得粘结剂溶液；又将碳纳米管加入粘结剂溶液中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得导电浆液；再将磷酸铁锂加入导电浆液中，在真空度为-0.09Mpa下搅拌240min；最后，再添加N-甲基吡咯烷酮以公转10rpm/s，自传10rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌30min，得到固含量为45％，粘度为6500cp的正极浆料；
浆料的涂覆与辊压：先将涂有炭纳米管的集流体安装在涂布机上，再用配置好的上述正极浆料对集流体涂覆以获取涂布极片，然后，对涂布极片进行辊压以获得正极极片。
实例1，请参考图1至图4所示：
本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，该方法以深圳贝特瑞新能源材料股份有限公司的P198-H纳米级磷酸铁锂干粉为正极料制备而获得，以下为实验操作步骤：
1)将质量为100g的偏聚二氟乙烯加入到1900g的有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，以公转40rpm/s，自传40rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌120min，使偏聚二氟乙烯充分溶解，得到粘结剂溶液；
2)将3750g的单壁碳纳米管导电浆加入到上述步骤1得到的浆料中，导电浆中单壁碳纳米管的质量比为0.2％，实际加入的单壁碳纳米管质量为7.5g，以公转40rpm/s，自传40rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌120min，使导电剂在粘结剂中充分分散；
3)将5000g的纳米级磷酸铁锂干粉加入步骤2得到的浆料中，以公转40rpm/s，自传40rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌240min，使磷酸铁锂在浆料中充分分散；
4)添加600g的N-甲基吡咯烷酮至步骤3得到的浆料中，以公转10rpm/s，自传10rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌30min，过筛，得到均匀稳定的正极浆料；
5)将步骤4得到的固含量(浆料中固体物质的质量和浆料总质量的比值)为45％，粘度为6500cp的正极浆料涂覆于涂炭纳米管铝箔集流体上，烘干温度为115-120℃、然后将正极片放在80℃环境下干燥，最后进行辊压、分切得到成品。
通过以上方法制得的正极片的各成分质量比为：磷酸铁锂：单壁碳纳米管：偏聚二氟乙烯＝100：0.15：2，正极活性物质比为97.9％。然而，常规工艺的正极活性物质比为92-94％，由此可见，本发明工艺可提高正极活性物质比4-6％。
在本实施例中，辊压时辊压压力在0.5-10Mpa，得到的正极极片的厚度为120-160u，涂布时涂布速度为3-10m/min。
本发明磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备。

Claims (8)

1.一种磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，该制作方法依次包括正极浆料的制取、浆料的涂覆与辊压，其特征在于：
正极浆料的制取：按照质量比为100:0.15:2准备好磷酸铁锂、碳纳米管和偏聚二氟乙烯，先将偏聚二氟乙烯加入到有机溶剂N-甲基吡咯烷酮中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得粘结剂溶液；又将碳纳米管加入粘结剂溶液中，在真空度为-0.09Mpa下低速搅拌120min制得导电浆液；再将磷酸铁锂加入导电浆液中，在真空度为-0.09Mpa下搅拌240min；最后，再添加N-甲基吡咯烷酮以公转10rpm/s，自传10rpm/s，在真空度为-0.09Mpa下搅拌30min，得到固含量为45％，粘度为6500cp的正极浆料；
浆料的涂覆与辊压：先将涂有炭纳米管的集流体安装在涂布机上，再用配置好的上述正极浆料对集流体涂覆以获取涂布极片，然后，对涂布极片进行辊压以获得正极极片。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：在涂布极片辊压之前，先要在温度115-120℃下烘干、再在80℃环境下干燥。
3.如权利要求2所述的磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述辊压时辊压压力在0.5-10Mpa，得到的正极极片的厚度为120-160u。
4.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述涂布时涂布速度为3-10m/min。
5.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述低速为公转40rpm/s，自传40rpm/s。
6.如权利要求1-5所述的任一磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述的碳纳米管为单壁碳纳米管。
7.如权利要求1-5所述的任一磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述涂碳纳米管铝箔的铝箔厚度为16-18u，涂碳纳米管层的单向厚度为1-2u。
8.如权利要求1-5所述的任一磷酸铁锂动力电池正极片的制作方法，其特征在于：所述的磷酸铁锂干粉为纳米级磷酸铁锂。
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