CN109742322A

CN109742322A - 一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法

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Publication number: CN109742322A
Application number: CN201811479196.1A
Authority: CN
Inventors: 沈涛; 张慕蓉; 沙永香; 黄金健; 周丽
Original assignee: JIANGSU HIGHSTAR BATTERY MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: JIANGSU HIGHSTAR BATTERY MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2018-12-05
Filing date: 2018-12-05
Publication date: 2019-05-10
Anticipated expiration: 2038-12-05
Also published as: CN109742322B

Abstract

本发明公布了一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法，涉及锂电池技术领域。所述高功率磷酸铁锂电池包括正极片、负极片、电解液、隔膜、绝缘衬套、铝壳、盖板和支架，其中，正极活性物质为多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂，负极活性物质为软碳复合材料，本发明通过对正极材料、负极材料和电解液进行优化，制备得到的锂电池可在10C倍率下正常放电，以2C充电5C放电循环2000次后，容量保持率在80％以上，可满足UPS电源需求。

Description

一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，具体涉及一种高功率磷酸铁锂电池及其制备方法。

背景技术

UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源，是将蓄电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

目前，全球数据中心超过95％的数据中心的备用电源系统采用的是传统的铅酸电池。但是随着锂电池产业的产能扩张及产业链的成熟，锂电池UPS系统将成为非常有竞争力的UPS备用电源系统，逐渐替代铅酸电池在UPS系统的应用已成为趋势。锂电池UPS系统具有以下优势：1、能量高，重量轻；2、使用寿命长；3、额定电压高；4、自放电率很低；5、应性强，可以在-20℃--60℃的环境下使用；6、绿色环保，锂电池UPS不论生产、使用和报废，都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

作为UPS系统的锂电池应当具有优异的倍率放电性能和较高的功率，但目前市场的锂电池不能满足UPS系统的要求。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种具有优异的倍率放电性能和较高的功率的高功率磷酸铁锂电池，它能够满足UPS系统的要求。

本发明的目的之二是提供一种所述高功率磷酸铁锂电池的制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供第一方面提供一种高功率磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、电解液、隔膜、绝缘衬套、铝壳、盖板和支架，所述正极片包括正极浆料和正极集流体，负极片包括负极浆料和负极集流体，所述正极浆料由正极粉体和溶剂组成，以所述正极粉体的总重量为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料90wt％-97wt％、正极导电剂2.0wt％-8wt％、正极粘结剂1.0wt％-3.5wt％，其中，正极活性材料为多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂；

所述负极浆料由负极粉体和溶剂组成，以所述负极粉体的总重量为基准，所述负极粉体包括：负极活性材料90wt％-96wt％、负极导电剂2wt％-6wt％、负极粘结剂2wt％-5wt％，其中，所述负极活性材料为软碳复合材料；

所述电解液由电解质和有机溶剂组成，所述电解质为LiPF₆，所述电解液由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照重量比为1：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)组成。

本发明另一方面提供一种所述的高功率磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的正极片；

(2)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的负极片；

(3)入壳注液；

(4)采用阶梯电流真空化成制度对电芯进行预化成；

(5)真空密封。

通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

1、本发明通过对正极材料、负极材料和电解液进行优化，可以提高锂离子的大倍率放电能力，制备得到的锂电池可在10C倍率下正常放电，以2C充5C放循环2000次，容量保持率在80％以上；

2、本发明通过将粉体材料预先混合搅拌，再捏合，最后分散均匀的方法，可以使不同材料组分混合更均匀，缩短混合时间，提高生产效率。

3、本发明采用阶梯电流真空化成的方法，使极片表面形成的SEI膜更致密、稳定，从而提高锂电池的倍率放电性能和使用寿命。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明实施例1中的锂电池在不同放电倍率下的倍率放电曲线图；

图2是本发明实施例1中的锂电池的循环曲线图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供一种高功率磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、电解液、隔膜、绝缘衬套、铝壳、盖板和支架，所述正极片包括正极浆料和正极集流体，负极片包括负极浆料和负极集流体，所述正极浆料由正极粉体和溶剂组成，以所述正极粉体的总重量为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料90wt％-97wt％、正极导电剂2.0wt％-8wt％、正极粘结剂1.0wt％-3.5wt％，其中，正极活性材料为多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂；

本发明的发明人在长期研发过程中发现，通过对现有的锂电池中正极材料、负极材料和电解液进行改进和重新配组，并通过这三者的配合，能够降低锂电池的内阻，同时显著提高锂电池倍率放电性能、大电流放电性能和使用寿命，以满足UPS系统的要求。

活性材料的粒径是影响锂电池性能的重要因素之一，优选条件下，所述多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂的粒径分布D50为5μm～15μm，其振实密度≥1.2g/cm³、其比表面积为9m²/g～18m²/g；更优选为所述多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂的粒径分布D50为8μm～12μm，其振实密度≥1.5g/cm³、其比表面积为12m²/g～16m²/g。

优选条件下，所述软碳复合材料的粒径分布D50为3μm～8μm、其振实密度≥0.8g/cm³，压实密度≥1.2g/cm³，比表面积≤4.0m²/g；进一步优选的，所述软碳复合材料的粒径分布D50为6μm～8μm、其振实密度≥1.2g/cm³，压实密度≥1.5g/cm³，比表面积≤3.8m²/g。

电解液的种类也是影响锂电池倍率放电性能的重要因素，所述电解液中还含有碳酸乙烯酯，所述碳酸乙烯酯的总重量占电解液总重量的0.5wt％～3wt％，例如可以为0.5wt％、1wt％、1.2wt％、1.6wt％、2wt％、2.2wt％、2.5wt％、3wt％或上述数值之间的任意值。

优选条件下，所述电解液中LiPF₆的浓度为1.1～1.3mol/L。

优选条件下，所述正极导电剂选自碳纳米管、乙炔黑、SP中的至少两种；例如可以为碳纳米管和乙炔黑的混合、碳纳米管和SP的混合或乙炔黑和SP的混合，进一步优选为SP和碳纳米管的混合，更优选的，所述SP与所述纳米碳管的重量比为1～2:1，更优选为1.5:1。

优选条件下，所述正极粘结剂为分子量为大于100万的PVDF，例如可以为PVDF5130。

优选条件下，所述正极集流体为厚度12μm～18μm涂碳铝箔。

优选条件下，所述负极导电剂为乙炔黑和SP中的至少一种，优选为SP。

优选条件下，所述负极粘结剂为CMC和丁苯橡胶中的至少一种，优选为CMC和丁苯橡胶的混合，进一步优选的，所述CMC与所述丁苯橡胶的重量比为(0.3～0.8):1，更优选为0.6:1。

优选条件下，所述负极集流体为厚度6μm～12μm铜箔。

优选条件下，所述隔膜为PE隔膜，所述PE隔膜的厚度为16μm～20μm。

一种所述的高功率磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的正极片；

(2)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的负极片；

(3)入壳注液；

(4)采用阶梯电流真空化成制度对电芯进行预化成；

(5)真空密封。

在步骤(1)中，所述正极片的制备方法包括以下步骤：

1)将正极活性材料、正极导电剂和正极粘结剂加入到真空搅拌机中，在真空搅拌机公转速度为20～40RPM的条件下搅拌60～90min，得到正极合浆粉体；

2)先将20wt％～30wt％的有机溶剂加入步骤1)的正极合浆粉体中，在真空搅拌机公转速度为20～30rpm、自转速度为1000～2200RPM的条件下搅拌60～90min，搅拌温度为30℃～50℃，得到正极合浆膏体1；

再将20wt％-30wt％的有机溶剂加入正极合浆膏体1中，在真空搅拌机公转速度为15～25RPM、自转速度为1800～2400RPM的条件下搅拌60～90min，搅拌温度为30℃～50℃，得到正极合浆膏体2；

3)、将剩余部分的有机溶剂加入正极合浆膏体2中，调节粘度至6000～8000mPa·s，接着过100目筛得到正极浆料；

4)、将正极浆料涂覆于正极集流体的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到正极片。

优选条件下，所述正极合浆粉体总重量与所述有机溶剂的总重量比为1：0.8～1。

优选条件下，所述正极片的压实密度为2～2.5g/cm³，面密度为115～125g/cm²。

优选条件下，所述正极片采用模切工艺，每个正极片均有20个～25个极耳。

在步骤(2)中，所述负极片的制备包括以下步骤：

1)将负极活性材料、负极导电剂和负极粘结剂加入到真空搅拌机中，在真空搅拌机公转速度为20～40RPM的条件下搅拌60～90min，得到负极合浆粉体；

2)先将20wt％～30wt％的去离子水加入负极合浆粉体中，在真空搅拌机公转速度为20～30RPM，自转速度为1000～1500RPM的条件下搅拌60～90min，搅拌温度为20℃～50℃，得到负极合浆膏体1；

再将20wt％～30wt％的去离子水加入负极合浆膏体1中，在真空搅拌机公转速度为15～25RPM，自转速度为1800～2200RPM的条件下搅拌60～90min，搅拌温度为20℃～50℃，得到负极合浆膏体2；

3)将剩余的去离子水加入负极合浆膏体2中，调节粘度至2000～4000mPa·s，过120目筛得到负极浆料；

4)将负极浆料涂覆于负极集流体的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到负极片。

优选条件下，所述负极合浆粉体总重量与所述去离子水的总重量比为1：1～1.2。

优选条件下，所述负极片的压实密度为1.1～1.3g/cm³，面密度为50～65g/cm²。

优选条件下，所述负极片采用模切工艺，每个负极片均有22个～27个极耳。

本发明中，电池结构采用正负极模切多极耳卷绕方式可以提高锂电池的散热性能。

通过将粉体材料预先混合搅拌，再捏合，最后分散均匀的方法，制备正极和负极，可以使不同材料组分混合更均匀，缩短混合时间，提高生产效率。

所述阶梯电流真空化成制度包括以下步骤：

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电45～75min，或截止电压3.2V；

3)用0.1C的电流恒流充电45～75min，或截止电压3.5V；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电10～15min，或截止电压3.3V；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空。

通过上述阶梯电流真空化成制度，有利于电池内部副反应充分发生，形成稳定致密的SEI膜，从而提高锂电池的循环寿命。

优选条件下，在步骤(8)中，所述电池在真空度-0.08mPa～-1.00mPa的状态下打钢珠密封，通过真空处理有效排除产生的气体，提高极片界面的平整均一性，进一步提高锂电池的循环寿命。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例中，多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂购自江西升华新材料有限公司，型号为SHF09；软碳复合材料购自深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司，型号为AGP-6F；PVDF 5130购自美国苏威。

以下实施例中，多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂简写为改性LiFePO₄。

实施例1

(1)正极的制备：

按质量分数比称取以下固体原材料：改性LiFePO₄(SHF09)92.5wt％(粒径分布D50:10μm、振实密度为1.8g/cm³、比表面积15m²/g)、SP3.0wt％、纳米碳管2wt％、PVDF 51302.5wt％，再称取质量分数为以上四种原材料质量总和的有机溶剂NMP；并将各固体原材料放入120℃的真空烘箱中，混料300min，真空度≤-0.08MPa；

再将改性改性LiFePO₄(SHF09)、SP、纳米碳管、PVDF 5130加入到真空搅拌机中，在真空搅拌机公转速度为25RPM的条件下搅拌60min，得到正极合浆粉体；

向正极合浆粉体中加入30wt％的NMP，在真空搅拌机公转速度为25RPM，自转速度为1800RPM搅拌90min、搅拌温度为50℃的条件下，搅拌75min，得到正极合浆膏体1；

接着在正极合浆膏体1中加入30wt％的NMP，在真空搅拌机公转速度为25RPM，自转速度为2200RPM，搅拌温度为50℃的条件下搅拌90min，得到正极合浆膏体2；

最后在正极合浆膏体2加入剩余40wt％的NMP，调试浆料的粘度范围为6000-8000mPa·s，然后过100目筛，得到正极浆料；

将过筛后的正极浆料涂覆于厚度15μm涂碳铝箔的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到压实密度为2.4g/cm³，面密度为120g/cm²的正极片，每个正极片有23个极耳。

(2)负极的制备：

按质量分数比称取以下固体原材料：软碳复合材料(AGP-6F)92.0wt％(粒径分布D50:6μm、振实密度为1.5g/cm³、压实密度为1.6g/cm³，比表面积约为3.2m²/g)、SP 4wt％、CMC1.5wt％、SBR2.5wt％，再称取质量分数为以上四种原材料质量总和的1.2倍的去离子水；

将软碳复合材料(AGP-6F)、SP、CMC加入到真空搅拌机中，在真空搅拌机公转速度为30RPM的条件下搅拌60min，得到负极合浆粉体；

向负极合浆粉体中加入30wt％的去离子水，在真空搅拌机公转速度为30RPM、自转速度为1200RPM、搅拌温度为50℃的条件下搅拌90min，得到负极合浆膏体1；

接着在负极合浆膏体1中加入30wt％的去离子水，在真空搅拌机公转速度为25RPM、自转速度为2000RPM、温度为50℃的条件下搅拌90min，得到负极合浆膏体2；

在负极合浆膏体2中加入剩余的40wt％的去离子水，调试浆料的粘度范围为2000-4000mPa·s，得到负极浆料；

将负极浆料过120目筛，然后涂覆于厚度8μm铜箔的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到压实密度为1.2g/cm³，面密度为58g/cm²的负极片，每个负极片有25个极耳。

(3)入壳注液

将上述制备的极片，正极片按照长为3500mm、宽为155mm，负极片按照长为3550mm、宽为160mm的电池工艺裁片，然后按照正极片、隔膜、负极片的方式进行卷绕，将极耳超声焊接在方型盖板上包上绝缘衬套装上支架固定入铝壳中，盖板及铝壳采用激光焊接，然后注入电解液；

所述电解液为1.2mol/L LiPF₆溶液，电解液的有机溶剂由EC：EMC：DMC的按照质量比为1:1:1组成，电解液中还含有电解液总重量1.2wt％的碳酸亚乙烯酯(VC)。

(4)电池预化成

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电至截止电压为3.2V；

3)用0.1C的电流恒流充电至截止电压为3.5V；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电至截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电至截止电压为3.3V；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空。

(5)真空密封：

预化成完成后，将电池在45℃下搁置2天后，然后在真空度-0.08mPa～-1.00mPa的状态下打钢珠密封，分容，入库，得到锂电池A1。

实施例2

按照实施例1的方法，不同的是，所述改性LiFePO₄(SHF09)的粒径分布D50约为5μm，其振实密度约为1.8g/cm³、其比表面积约为9m²/g，得到锂电池A2。

实施例3

按照实施例1的方法，不同的是，所述改性LiFePO₄(SHF09)的粒径分布D50约为15μm，其振实密度约为1.2g/cm³、其比表面积约为18m²/g，得到锂电池A3。

实施例4

按照实施例1的方法，不同的是，软碳复合材料(AGP-6F)的粒径分布D50约为8μm、其振实密度约为0.8g/cm³，压实密度约为1.2g/cm³，比表面积约为2.3m²/g，得到锂电池A4。

实施例5

按照实施例1的方法，不同的是，软碳复合材料(AGP-6F)的粒径分布D50约为3μm、其振实密度约为1.6g/cm³，压实密度约为1.8g/cm³，比表面积约为4m²/g，得到锂电池A5。

实施例6

按照实施例1的方法，不同的是，所述电解液由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照重量比为1：0.8：0.8组成，所述电解液中LiPF₆的浓度为1.3mol/L，所述电解液中VC的总重量占电解液总重量的2wt％，得到锂电池A6。

实施例7

按照实施例1的方法，不同的是，所述电解液由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照重量比为1：1.2：1.2组成，所述电解液中LiPF₆的浓度为1.1mol/L，所述电解液中VC的总重量占电解液总重量的0.5wt％，得到锂电池A7。

实施例8

按照实施例1的方法，不同的是，所述阶梯电流真空化成制度为：

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电60min；

3)用0.1C的电流恒流充电60min；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电10～15min；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空，得到锂电池A8。

实施例9

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电45min；

3)用0.1C的电流恒流充电45min；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电10～15min；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空，得到锂电池A9。

实施例10

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电75min；

3)用0.1C的电流恒流充电75min；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电10～15min；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空，得到锂电池A10。

对比例1

按照实施例1的方法，不同的是，所述正极活性材料为磷酸铁锂(购自湖北欧赛，型号为OM-02)，得到锂电池B1。

对比例2

按照实施例1的方法，不同的是，所述负极活性材料为普通材料(购自深圳贝特瑞，型号为AGP-2L)，得到锂电池B2。

对比例3

按照实施例1的方法，不同的是，所述电解液中不含有碳酸亚乙烯酯(VC)，得到锂电池B3。

对比例4

按照实施例1的方法，不同的是，所述改性LiFePO₄(SHF09)的粒径分布D50约为20μm，其振实密度约为0.9g/cm³、比表面积约为7.2m²/g，得到锂电池B4。

对比例5

按照实施例1的方法，不同的是，所述改性LiFePO₄(SHF09)的粒径分布D50约为2μm，其振实密度约为2.3g/cm³、比表面积约为23.2m²/g，得到锂电池B5。

对比例6

按照实施例1的方法，不同的是，所述软碳复合材料(AGP-6F)的粒径分布D50约为2μm，其振实密度约为1.5g/cm³、压实密度约为1.8g/cm³、比表面积约为6.9m²/g，得到锂电池B6。

对比例7

按照实施例1的方法，不同的是，所述软碳复合材料(AGP-6F)的粒径分布D50约为12μm，其振实密度约为0.6g/cm³、压实密度约为0.8g/cm³、比表面积约为2.3m²/g，得到锂电池B7。

对比例8

按照实施例1的方法，不同的是，所述锂电池的预化成制度为：

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.1C的电流恒流充电至截止电压为3.2V；

3)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电至截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电至截止电压为3.3V；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空。

，得到锂电池B8。

对比例9

按照实施例1的方法，不同的是，所述在所述正极和所述负极的制备过程中，有机溶剂和去离子水一次性加入粉体材料中，得到锂电池B9。

实验例1

将上述实施例1～10和对比例1～9制备得到的磷酸铁锂电池A1～A10和以及对比例的锂电池B1～B9，在室温条件下，在电压为2.5～3.3V的范围，分别以1C、2C、3C、4C、5C、10C的条件下进行充放电，计算锂电池的倍率放电性能，实验结果如表1和图1所示。

倍率放电性能＝放电容量/在1C下的放电容量×100％

实验例2

将上述实施例1～10和对比例1～9制备得到的磷酸铁锂电池A1～A10和以及对比例的锂电池B1～B9，在室温条件下，在电压为2.5～3.3V的范围，以2C的条件下进行充放电循环2000次，记录循环2000次后的容量保持率，并计算循环6000次后的容量保持率R，实验结果如表1和图2所示。

表1：

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种高功率磷酸铁锂电池，包括正极片、负极片、电解液、隔膜、绝缘衬套、铝壳、盖板和支架，所述正极片包括正极浆料和正极集流体，负极片包括负极浆料和负极集流体，其特征在于，

所述正极浆料由正极粉体和溶剂组成，以所述正极粉体的总重量为基准，所述正极粉体包括：正极活性材料90wt％-97wt％、正极导电剂2.0wt％-8wt％、正极粘结剂1.0wt％-3.5wt％，其中，正极活性材料为多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂；

所述电解液由电解质和有机溶剂组成，所述电解质为LiPF₆，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按照重量比为1：(0.8～1.2)：(0.8～1.2)组成。

2.根据权利要求1所述的高功率磷酸铁锂电池，其特征在于，所述多壁碳纳米管Al₂O₃的复合材料掺杂磷酸铁锂的粒径分布D50为5μm～15μm，振实密度≥1.2g/cm³、比表面积为9m²/g～18m²/g；和/或

所述软碳复合材料的粒径分布D50为3μm～8μm、振实密度≥0.8g/cm³、压实密度≥1.2g/cm³、比表面积≤4.0m²/g；和/或

所述电解液中还含有碳酸亚乙烯酯，所述碳酸亚乙烯酯的总重量占电解液总重量的0.5wt％～3wt％。

3.根据权利要求1所述的高功率磷酸铁锂电池，其特征在于，所述正极导电剂选自碳纳米管、乙炔黑和SP中的至少两种；和/或

所述正极粘结剂为分子量为大于100万的PVDF；和/或

所述正极集流体为厚度12μm～18μm涂碳铝箔；和/或

所述负极导电剂为乙炔黑和SP中的至少一种；和/或

所述负极粘结剂为CMC和丁苯橡胶中的至少一种；和/或

所述负极集流体为厚度6μm～12μm铜箔；和/或

所述隔膜为PE隔膜，所述PE隔膜的厚度为16μm～20μm。

4.一种根据权利要求1～3中任意一项所述的高功率磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的正极片；

(2)采用干法高速真空搅拌、模切工艺制备多极耳的负极片；

(3)入壳注液；

(4)采用阶梯电流真空化成制度对电芯进行预化成；

(5)真空密封。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述正极片的制备方法包括以下步骤：

3)将剩余部分的有机溶剂加入正极合浆膏体2中，调节粘度至6000～8000mPa·s，接着过100目筛得到正极浆料；

4)将正极浆料涂覆于正极集流体的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到正极片；

所述正极合浆粉体总重量与所述有机溶剂的总重量比为1：0.8～1。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述正极片的压实密度为2～2.5g/cm³，面密度为115～125g/cm²。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述负极片的制备包括以下步骤：

4)将负极浆料涂覆于负极集流体的正反两面，烘干、碾压、分条、制片，得到负极片；

所述负极合浆粉体总重量与所述去离子水的总重量比为1：1～1.2。

8.根据权利要求7所述的的制备方法，其特征在于，所述负极片的压实密度为1.1～1.3g/cm³，面密度为50～65g/cm²。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述阶梯电流真空化成制度包括以下步骤：

1)将电池内部真空度调节至-0.05mPa～-0.09mPa；

2)用0.05C的电流恒流充电45～75min，或截止电压3.2V；

3)用0.1C的电流恒流充电45～75min，或截止电压3.5V；

4)最后用0.2C的电流恒流充电至3.65V；

5)静止10min～30min；

6)用0.2C的电流恒流放电截止电压2.0V；

7)静止10min～30min；

8)用0.2C的电流恒流充电10～15min，或截止电压3.3V；

9)充放电结束时用0.01mPa～0.04mPa的氮气卸真空。

10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述电池在真空度-0.08mPa～-1.00mPa的状态下打钢珠密封。