CN106981627A - 一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法 - Google Patents

一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：S1、选取磷酸铁锂材料与导电剂、石墨制备正极混合干料；S2、选取聚偏氟乙烯与N‑甲基吡咯烷酮制备正极胶液；S3、将正极混合干料添加到正极胶液中搅拌制成正极浆料；S4、在铝箔上利用滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂层；S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料在铝箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片。本方法可进一步提高磷酸铁锂电池在大倍率充放电条件下的循环寿命，而且本方法制得的正极片具有更优异的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，使用更为安全可靠。

Description

一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法
技术领域
本发明涉及磷酸铁锂电池制造技术，尤其涉及一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法。
背景技术
锂离子电池正负极材料均采用锂离子可以自由嵌入和脱出的具有层状或隧道结构的锂离子嵌入化合物。充电时，锂离子从正极脱出，嵌入负极；放电时，锂离子则从负极脱出，嵌入正极。即在充放电过程中，锂离子在正负极间嵌入脱出往复运动。
随着可移动电动工具和其它高倍率放电用品的发展和环保意识的增强，用于大倍率放电的电池从镍氢和镍镉的普通电池快速地向更高能量密度和环保的锂离子电池转变，而这些电池又是以圆柱形锂离子电池如18650、26650为主。对于电动工具电池放电倍率要求很高，以1200mAh的18650为例，放电最大电流可达到20A，如此大的电池放电，电池的内阻对电池的放电性能影响非常大，内阻越小，电池大倍率放电能力越强。
然而随着大倍率放电电池的放电能力增强，其充放电循环寿命衰减越快，容易发生鼓胀，高温性能也较差，常规磷酸铁锂电池充放电循环寿命约2000次，这远远不能满足锂电池产品设计需求，针对该问题，专利号201310124016.9公开了一种磷酸铁锂电池正极制造方法，其将两种不同比表面积的磷酸铁锂材料按一定比例混合作为磷酸铁锂电池的正极活性物质，可以成倍提高电池在高倍率条件下的循环寿命。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，预先在集流体材料上利用滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂，然后按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料/负极浆料在集流体材料上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片/ 负极片，本方法可进一步提高磷酸铁锂电池在大倍率充放电条件下的循环寿命，而且本方法制得的正极片/负极片具有更优异的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，使用更为安全可靠。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：S1、选取比表面积相差至少1.5倍的两种磷酸铁锂材料作为正极活性物质，将正极活性物质与导电剂、石墨按照95:3:2 的重量比例混合均匀，制得正极混合干料；S2、将聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮按照10:90 重量比例均匀搅拌制成正极胶液；S3、将S1制得的正极混合干料与S2制得的正极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成正极浆料；S4、在铝箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铝箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料在铝箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片。
一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：S1、将取人造石墨与导电剂、羧甲基纤维素钠按照95:3:2的总量比例混合均匀，制得负极混合干料；S2、将LA132与去离子水按照10:90重量比均匀搅拌制成负极胶液，负极胶液PH值调制为6.0-6.5；S3、将S1制得的负极混合干料与S2制得的负极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成负极浆料；S4、在铜箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铜箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将负极浆料在铜箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成负极片。
本发明有益效果为：
本发明所述的高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括正极片和负极片的制造工艺，在正极浆料/负极浆料制备过程中，采用混合干料和胶液分别制备，然后搅拌混合，有利于正极浆料均匀混合以及负极浆料的弱酸性控制，该工序改进的最大优点就是能让浆料与集流体粘和的更均匀更牢固，能增加后续电池的循环寿命和放电时长。并预先在集流体材料上利用滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂，然后按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料/负极浆料在集流体材料上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片/负极片，本方法可进一步提高磷酸铁锂电池在大倍率充放电条件下的循环寿命，而且本方法制得的正极片/负极片具有更优异的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，使用更为安全可靠。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚易懂，以下以优选实施例对本发明的内容作进一步说明。首先申明本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：
S1、选取比表面积相差至少1.5倍的两种磷酸铁锂材料作为正极活性物质，将正极活性物质与导电剂、石墨按照95:3:2的重量比例混合均匀，制得正极混合干料；导电剂选用Super P与KS-6混合材料，其中石墨在磷酸铁锂和导电剂干料混合过程中起到润滑作用，使其混合更为均匀。
S2、将聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮按照10:90重量比例均匀搅拌制成正极胶液；聚偏氟乙烯用于粘接剂，N-甲基吡咯烷酮用于溶剂。
S3、将S1制得的正极混合干料与S2制得的正极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成正极浆料；将正极混合干料逐渐添加到正极胶液中，同时控制搅拌速度以使正极混合干料能充分均匀地溶于正极胶液中。
S4、在铝箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铝箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；丙烯酸酯在热固后具有较好的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，增加锂离子电池的使用安全性。
S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料在铝箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片。
一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：
S1、将取人造石墨与导电剂、羧甲基纤维素钠按照95:3:2的总量比例混合均匀，制得负极混合干料；导电剂选用Super P与KS-6混合材料，羧甲基纤维素钠用作增稠剂。
S2、将LA132与去离子水按照10:90重量比均匀搅拌制成负极胶液，负极胶液PH值调制为6.0-6.5；锂电池在碱性条件下LiFePO4中部分Fe2+被氧化成Fe3+，而在酸性与中性条件下相对较稳定，同时LA132粘接剂pH值对LiFePO4的晶体结构基本无影响，但在碱性条件下 Fe3+的含量增加引起了LiFePO4晶胞体积的增大。当LA132呈现弱酸性，电极具有较小的阻抗以及完整的表面形貌，表现出较高的放电比容量以及循环稳定性。
S3、将S1制得的负极混合干料与S2制得的负极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成负极浆料；将负极混合干料逐渐添加到负极胶液中，同时控制搅拌速度以使负极混合干料能充分均匀地溶于负极胶液中。
S4、在铜箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铜箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；丙烯酸酯在热固后具有较好的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，增加锂离子电池的使用安全性。
S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将负极浆料在铜箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成负极片。
本发明所述的高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括正极片和负极片的制造工艺，在正极浆料/负极浆料制备过程中，采用混合干料和胶液分别制备，然后搅拌混合，有利于正极浆料均匀混合以及负极浆料的弱酸性控制，该工序改进的最大优点就是能让浆料与集流体粘和的更均匀更牢固，能增加后续电池的循环寿命和放电时长。并预先在集流体材料上利用滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂，然后按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料/负极浆料在集流体材料上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片/负极片，本方法可进一步提高磷酸铁锂电池在大倍率充放电条件下的循环寿命，而且本方法制得的正极片/负极片具有更优异的耐高温性能，能有效避免鼓胀现象，使用更为安全可靠。
以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (2)

1.一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：
S1、选取比表面积相差至少1.5倍的两种磷酸铁锂材料作为正极活性物质，将正极活性物质与导电剂、石墨按照95:3:2的重量比例混合均匀，制得正极混合干料；
S2、将聚偏氟乙烯与N-甲基吡咯烷酮按照10:90重量比例均匀搅拌制成正极胶液；
S3、将S1制得的正极混合干料与S2制得的正极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成正极浆料；
S4、在铝箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铝箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；
S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将正极浆料在铝箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成正极片。
2.一种高循环寿命磷酸铁锂电池电极制造方法，包括以下步骤：
S1、将取人造石墨与导电剂、羧甲基纤维素钠按照95:3:2的总量比例混合均匀，制得负极混合干料；
S2、将LA132与去离子水按照10:90重量比均匀搅拌制成负极胶液，负极胶液PH值调制为6.0-6.5；
S3、将S1制得的负极混合干料与S2制得的负极胶液按照60:40重量比例均匀搅拌制成负极浆料；
S4、在铜箔上利用50-100目微孔滤网喷涂丙烯酸酯胶黏剂以使铜箔表面分散形成丙烯酸酯胶黏剂层；
S5、按照常规的锂离子电池制造工艺将负极浆料在铜箔上进行涂布、烘干、碾压、裁切以制成负极片。
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