CN110137577A - 一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池 - Google Patents

一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池 Download PDF

Info

Publication number
CN110137577A
CN110137577A CN201910483491.2A CN201910483491A CN110137577A CN 110137577 A CN110137577 A CN 110137577A CN 201910483491 A CN201910483491 A CN 201910483491A CN 110137577 A CN110137577 A CN 110137577A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lithium
battery
iron phosphate
negative electrode
high current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910483491.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110137577B (zh
Inventor
龙英平
伍荣尚
伍彦升
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Feichi New Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Feichi New Energy Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Feichi New Energy Technology Co Ltd filed Critical Guangdong Feichi New Energy Technology Co Ltd
Priority to CN201910483491.2A priority Critical patent/CN110137577B/zh
Publication of CN110137577A publication Critical patent/CN110137577A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110137577B publication Critical patent/CN110137577B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/5825—Oxygenated metallic salts or polyanionic structures, e.g. borates, phosphates, silicates, olivines
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/58—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic compounds other than oxides or hydroxides, e.g. sulfides, selenides, tellurides, halogenides or LiCoFy; of polyanionic structures, e.g. phosphates, silicates or borates
    • H01M4/583—Carbonaceous material, e.g. graphite-intercalation compounds or CFx
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/116—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by the material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明公开了一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，旨在提供一种放电能力足、安全性好、耐用性好、耐高温能力强的可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池。本发明包括电池芯体、包裹于所述电池芯体外的电池外壳及填充在在所述电池外壳内部的电解液，所述电池芯体采用叠片结构，包括堆叠的多块正极片及负极片，且每块所述负极片位于相邻的两块所述正极片之间，相邻的所述正极片和负极片之间设置有隔膜，所述正极片由在正极集流体上涂覆正极浆料构成，所述负极片由在负极集流体上涂覆负极浆料构成。本发明应用于锂电池的技术领域。

Description

一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池的技术领域,特别涉及一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池。
背景技术
随着科学技术的发展及电化学材料及工艺技术的进步，人们不断地研究、开发出新型电池材料及新型电池。继镍镉、镍氢可充电电池之后，在1991年开发出可充电的锂离子电池，1995年又推出性能更好的聚合物锂电池。
现有的高倍率大电流充放电的锂电池正极采用钴酸锂、三元、锰酸锂，负极采用石墨，现有的技术存在的问题是：1.大电流放电能力不足；2.安全性差，尤其大容量的锂电池存在胀气，易起火，不能通过重物冲击、针刺等安全性测试；3.过充电时易胀气失效；4.耐高温能力差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括电池芯体、包裹于所述电池芯体外的电池外壳及填充在在所述电池外壳内部的电解液，所述电池芯体采用叠片结构，包括堆叠的多块正极片及负极片，且每块所述负极片位于相邻的两块所述正极片之间，相邻的所述正极片和负极片之间设置有隔膜，所述正极片由在正极集流体上涂覆正极浆料构成，所述负极片由在负极集流体上涂覆负极浆料构成。
进一步的，所述正极浆料活性物质采用纳米磷酸铁锂，各成分的重量百分比配比为：纳米磷酸铁锂：92%～96%，导电剂：0.5%～2%，碳纳米管/石墨烯：1%～3%，粘结剂PVDF：2%～3%；所述负极浆料活性物质采用高比表面积的石墨，各成分的重量百分比配比为：石墨：88%～92%，钛酸锂：3%～5%，导电剂：1.5%～2%，粘结剂：CMC1.5% SBR2.35%。
进一步的，所述正极集流体采用铝网，所述负极集流体采用铜网。
进一步的，所述隔膜采用的是高孔隙率PP/PE/PP隔膜。
进一步的，所述电解液的主要成分有EC、PC、EMC、EP、PS、VC、锂盐，各成分的重量配比为：EC:20%～30%，PC:10%～20%,EMC:15%～25%,EP:2%～6%,PS:1%～3%,VC:2%～3%,锂盐:1%～1.5%。
进一步的，所述电池外壳采用铝塑膜制成。
本发明的有益效果是：由于本发明的组装方式采用叠片结构，增加了电流通道，降低了电池的内阻；正极浆料采用橄榄石结构纳米磷酸铁锂，并添加特殊的碳纳米管或石墨烯，不仅使其导电性大大提高，也提高了在大电流放电情况下的导热能力；通过在负极浆料中添加钛酸锂，降低电池放电的截止电压，提高电池耐过放能力；隔膜采用三层高孔隙率PP/PE/PP隔膜，降低了电池充放电时锂离子在隔膜中迁移的阻力，提高了电池大电流的放电能力。而且三层PP/PE/PP隔膜可以提高电池在大电流充放电情况下，电池发热时的安全性能；采用添加有PS、EP、PC、VC添加剂的电解液，提高电池耐过充过放电及耐高温性能。
附图说明
图1是电池芯体的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，在本实施例中，本发明包括包括电池芯体1、包裹于所述电池芯体1外的电池外壳及填充在在所述电池外壳内部的电解液，所述电池芯体1采用叠片结构，包括堆叠的多块正极片11及负极片12，且每块所述负极片12位于相邻的两块所述正极片11之间，相邻的所述正极片11和负极片12之间设置有隔膜13，所述正极片11由在正极集流体上涂覆正极浆料构成，所述负极片12由在负极集流体上涂覆负极浆料构成。此设计中，所述电池芯体1采用了叠片结构，增加了电流通道，降低了电池的内阻。
在本实施例中，所述正极浆料活性物质采用纳米磷酸铁锂，各成分的重量百分比配比为：纳米磷酸铁锂：92%～96%，导电剂：0.5%～2%，碳纳米管/石墨烯：1%～3%，粘结剂PVDF：2%～3%；所述负极浆料活性物质采用高比表面积的石墨，各成分的重量百分比配比为：石墨：88%～92%，钛酸锂：3%～5%，导电剂：1.5%～2%，粘结剂：CMC1.5% SBR2.35%。此设计中，正极浆料采用橄榄石结构纳米磷酸铁锂，并添加特殊的碳纳米管或石墨烯，不仅使其导电性大大提高，也提高了在大电流放电情况下的导热能力；通过在负极浆料中添加钛酸锂，降低电池放电的截止电压，提高电池耐过放能力。
在本实施例中，所述正极集流体采用铝网，所述负极集流体采用铜网。
在本实施例中，所述隔膜13采用的是高孔隙率PP/PE/PP隔膜。此设计中，所述隔膜采用三层高孔隙率PP/PE/PP隔膜，降低了电池充放电时锂离子在隔膜中迁移的阻力，提高了电池大电流的放电能力。
在本实施例中，所述电解液的主要成分有EC、PC、EMC、EP、PS、VC、锂盐，各成分的重量配比为：EC:20%～30%，PC:10%～20%,EMC:15%～25%,EP:2%～6%,PS:1%～3%,VC:2%～3%,锂盐:1%～1.5%。此设计中，采用添加有PS、EP、PC、VC添加剂的电解液，提高电池耐过充过放电及耐高温性能。
在本实施例中，所述电池外壳2采用铝塑膜制成。
综上所述：本发明具有以下优点：
1.大电流放电性能提升，30C倍率放电能力：30C持续放电可达标称容量90%以上；
2.耐过充、过放能力提升，且在3C/10V过充电测试中不起火、不爆炸；在3C/1V过放电测试中不气胀、不漏液、不起火、不爆炸；3C/0V过放电测试中不起火、不爆炸；
3.循环稳定性提高：在3C充放电3000次，容量保持率85%以上；
4.耐高温性能提升：在85℃/24h 不气胀、不漏液、不起火、不爆炸；
5.重物冲击、针刺、短路安全性提高、不起火、不爆炸。
本发明应用于锂电池的技术领域。
虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。

Claims (6)

1.一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：它包括电池芯体（1）、包裹于所述电池芯体（1）外的电池外壳及填充在在所述电池外壳内部的电解液，所述电池芯体（1）采用叠片结构，包括堆叠的多块正极片（11）及负极片（12），且每块所述负极片（12）位于相邻的两块所述正极片（11）之间，相邻的所述正极片（11）和负极片（12）之间设置有隔膜（13），所述正极片（11）由在正极集流体上涂覆正极浆料构成，所述负极片（12）由在负极集流体上涂覆负极浆料构成。
2.根据权利要求1所述的一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：所述正极浆料活性物质采用纳米磷酸铁锂，各成分的重量百分比配比为：纳米磷酸铁锂：92%～96%，导电剂：0.5%～2%，碳纳米管/石墨烯：1%～3%，粘结剂PVDF：2%～3%；所述负极浆料活性物质采用高比表面积的石墨，各成分的重量百分比配比为：石墨：88%～92%，钛酸锂：3%～5%，导电剂：1.5%～2%，粘结剂：CMC1.5% SBR2.35%。
3.根据权利要求1所述的一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：所述正极集流体采用铝网，所述负极集流体采用铜网。
4.根据权利要求1所述的一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：所述隔膜（13）采用的是高孔隙率PP/PE/PP隔膜。
5.根据权利要求1所述的一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：所述电解液的主要成分有EC、PC、EMC、EP、PS、VC、锂盐，各成分的重量配比为：EC:20%～30%，PC:10%～20%,EMC:15%～25%,EP:2%～6%,PS:1%～3%,VC:2%～3%,锂盐:1%～1.5%。
6.根据权利要求1所述的一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池，其特征在于：所述电池外壳（2）采用铝塑膜制成。
CN201910483491.2A 2019-06-04 2019-06-04 一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池 Expired - Fee Related CN110137577B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910483491.2A CN110137577B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910483491.2A CN110137577B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110137577A true CN110137577A (zh) 2019-08-16
CN110137577B CN110137577B (zh) 2020-12-08

Family

ID=67580171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910483491.2A Expired - Fee Related CN110137577B (zh) 2019-06-04 2019-06-04 一种可大电流充放电的磷酸铁锂聚合物锂电池

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110137577B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111403715A (zh) * 2020-03-27 2020-07-10 清华大学深圳国际研究生院 半固态金属锂负电极及锂电池

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101527370A (zh) * 2009-04-15 2009-09-09 桂林九一新能源科技有限公司 一种动力锂离子电池
CN102163750A (zh) * 2006-05-23 2011-08-24 Iom技术公司 全固体二次电池
CN102201605A (zh) * 2010-03-22 2011-09-28 中国电子科技集团公司第十八研究所 具有双极性结构的电化学储能与能量转换装置
CN203056026U (zh) * 2013-01-11 2013-07-10 山东同大新能源有限公司 一种高电压体系锂离子动力电池
CN103715452A (zh) * 2013-12-19 2014-04-09 山东威能环保电源有限公司 一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池
US20170040643A1 (en) * 2012-10-25 2017-02-09 Centre National De La Recherche Scientifique Method for preparing a solid-state battery by sintering under pulsating current
CN107069077A (zh) * 2017-01-05 2017-08-18 广州市融成锂能锂电池有限公司 叠片型锂离子电池及其制作方法
CN109103490A (zh) * 2018-08-17 2018-12-28 云南锡业集团（控股）有限责任公司研发中心 一种高倍率磷酸铁锂聚合物电池

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102163750A (zh) * 2006-05-23 2011-08-24 Iom技术公司 全固体二次电池
CN101527370A (zh) * 2009-04-15 2009-09-09 桂林九一新能源科技有限公司 一种动力锂离子电池
CN102201605A (zh) * 2010-03-22 2011-09-28 中国电子科技集团公司第十八研究所 具有双极性结构的电化学储能与能量转换装置
US20170040643A1 (en) * 2012-10-25 2017-02-09 Centre National De La Recherche Scientifique Method for preparing a solid-state battery by sintering under pulsating current
CN203056026U (zh) * 2013-01-11 2013-07-10 山东同大新能源有限公司 一种高电压体系锂离子动力电池
CN103715452A (zh) * 2013-12-19 2014-04-09 山东威能环保电源有限公司 一种低温磷酸铁锂锂离子动力电池
CN107069077A (zh) * 2017-01-05 2017-08-18 广州市融成锂能锂电池有限公司 叠片型锂离子电池及其制作方法
CN109103490A (zh) * 2018-08-17 2018-12-28 云南锡业集团（控股）有限责任公司研发中心 一种高倍率磷酸铁锂聚合物电池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111403715A (zh) * 2020-03-27 2020-07-10 清华大学深圳国际研究生院 半固态金属锂负电极及锂电池

Also Published As

Publication number Publication date
CN110137577B (zh) 2020-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106129365B (zh) 一种高安全性磷酸锰铁锂电池
CN107093773B (zh) 电池
CN104779394A (zh) 一种水系锂(钠)离子电池混合负极材料
CN108258236B (zh) 一种高比容量高循环寿命18650圆柱锂电池及其制备方法
CN102637906B (zh) 卷绕结构锂离子电池的制备方法
CN101719562A (zh) 一种高电压电池的电芯
CN102280656A (zh) 一种导电聚合物包覆正极的锂离子电池的制备方法
CN102201604A (zh) 一种电容电池电芯及其制作方法
CN101154750A (zh) 高倍率凝胶聚合物锂离子动力电池及其制造方法
CN111933953A (zh) 一种集流体、极片和电池
CN105355457A (zh) 锂离子电容器及其化成方法
CN113066962B (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
CN105633454A (zh) 一种3c数码用高电压、宽温幅聚合物锂电及其制造方法
CN212907803U (zh) 一种高倍率充放电的锂离子电池
CN105428636A (zh) 一种基于钛酸锂的锂离子电池负极材料及其制备方法
CN112290080A (zh) 一种可低温充电的锂离子电池
CN102427123A (zh) 锂离子二次电池及其正极片
CN105355903A (zh) 一种基于镍锰酸锂的锂离子电池正极材料及其制备方法
CN105161309A (zh) 锂离子混合型电容器
CN102956874B (zh) 正极膜片和锂离子动力电池及其制备方法
CN110364681A (zh) 一种三重保护的高安全性的锂离子电池正极片
CN113594464A (zh) 电化学装置和电子装置
CN107785537A (zh) 一种新型锂离子电池正极极片、其用途及极片的修饰方法
CN218867198U (zh) 电池及用电设备
CN109545567B (zh) 一种全固态电池型电容器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20201208

Termination date: 20210604