CN110429276A - 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法 - Google Patents

低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110429276A
CN110429276A CN201810822731.2A CN201810822731A CN110429276A CN 110429276 A CN110429276 A CN 110429276A CN 201810822731 A CN201810822731 A CN 201810822731A CN 110429276 A CN110429276 A CN 110429276A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
negative electrode
slurry
anode
battery
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.)
Pending
Application number
CN201810822731.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王哲
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.)
Ningxia Han Yao Graphene Energy Storage Mstar Technology Ltd
Original Assignee
Ningxia Han Yao Graphene Energy Storage Mstar Technology 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 Ningxia Han Yao Graphene Energy Storage Mstar Technology Ltd filed Critical Ningxia Han Yao Graphene Energy Storage Mstar Technology Ltd
Priority to CN201810822731.2A priority Critical patent/CN110429276A/zh
Publication of CN110429276A publication Critical patent/CN110429276A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • 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
    • 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

Abstract

本发明公开了一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，包括：1)正极和负极浆料的制备：按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯1.0～4.0％，采用N‑甲基吡咯烷酮作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠0.5～3.0％、粘合剂1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％。2)正极和负极的制备；3)电池的制备。该方法增大了负极电极的导电性，减小了极化阻抗，提高了锂离子电池的倍率和低温性能。

Description

低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法
技术领域
本发明涉及锂电池制备领域，特别是涉及一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法。
背景技术
在能源危机和环境污染等问题日益突出、急需开发可持续新能源的当下，锂离子电池具有高能量密度、循环寿命长、安全和清洁等特点而备受关注，在便携式电子设备、电动汽车、国防工业等多方面展现了广阔的应用前景。磷酸铁锂(LiFePO4)材料具有结构稳定、循环和耐过充/放性能良好、安全性好、无污染且价格便宜等优点，但LiFePO4材料也存在自身的缺点，即电子电导率比较低，导致电池的倍率和低温性能不好，成为限制LiFePO4发展的因素之一。
发明内容
本发明主要针对现有技术的不足，提供一种低阻抗磷酸铁锂电池及正负极的制备方法，所制成的电池阻抗较小，倍率和低温性能提高。
为此，本发明的技术方案如下：
一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，包括以下步骤：
1)正极和负极浆料的制备：
按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯(PVDF)1.0～4.0％，采用N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；
所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠(CMC)0.5～3.0％、粘合剂(binder)1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％。
2)正极和负极的制备：
在正极集流体上均匀涂覆所述正极浆料，负极集流体上均匀涂覆所述负极浆料；经70～110℃烘干后形成正极片和负极片；辊压所述正极片和负极片，得到所述正极和负极；
3)电池的制备：
将所述1个正极片、1个负极片和2层隔离膜，按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池。
其中，步骤1)中，所述磷酸铁锂材料的D50为1～5μm；所述石墨的D50为12～18μm；所述粘合剂为聚丙烯酸酯乳液，固含量为10-20wt％。
步骤2)中，烘干后形成的正极片的面密度为340～380g/m2，负极片的面密度为160～190g/m2；辊压后形成的所述正极片的压实密度为2.0～2.4g/cm3，所述负极片的压实密度为1.30～1.60g/cm3。
上述方法中，导电剂采用Super P导电碳黑。
步骤3)中，所述隔膜为氧化铝涂布复合隔离膜，其孔隙率为40～50％。
优选的是，所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨95％、导电剂2.0％、羧甲基纤维素钠1.0％、粘合剂2.0％。
本发明具有以下有益效果：
1)正负极浆料组分分配合理，制备工艺简单，易实现工业化生产；
2)所制备的电池优化了负极组分用量分配，从而增大了负极电极的导电性，减小了极化阻抗，提高了锂离子电池的倍率和低温性能。
附图说明
图1是本发明两个实施例制备的锂离子电池的内阻图；
图2是本发明两个实施例制备的锂离子电池的倍率放电曲线图；
图3是本发明两个实施例制备的锂离子电池在-20℃时的倍率放电曲线图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的制备方法。
实施例1
1)正极制作
首先将磷酸铁锂、Super P、PVDF按95︰2.0︰3.0的质量比称取物料，干粉混合均匀后，再加入NMP并调节固含量到50％，高速搅拌分散。匀浆完成后，取用分散均匀的正极浆料，在炭黑涂层铝箔上均匀涂覆正极浆料，100℃烘干，极片的面密度为345g/m2，对干燥后的极片进行冷压，压实密度为2.2g/cm3。
2)负极制作
石墨材料、Super P、CMC和binder按照95︰2.0︰1.0︰2.0的质量比称取物料，先将石墨、SP和CMC粉末混合均匀，再加入binder和水并将固含量调节到50％，再高速匀浆处理。取用调和的负极浆料，在负极集流体上均匀涂覆负极浆料，待90℃烘干后，负极片面密度为175g/m2，然后对极片进行冷压，压实密度为1.5g/cm3。
实施例2
本实施例中其他条件与实施例1相同，不同之处在于负极制作按石墨材料、SP、CMC和binder的质量比为95︰2.0︰0.5︰2.5进行制备。
将制备的1个正极片、1个负极片和2层隔离膜，按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池，然后做性能测试。
将上述实施例1和实施例2中制备的电池在25±5℃下测试电池的内阻。
将上述实施例1和实施例2中制备的电池在25±5℃，电压区间为2.0V～3.6V，进行1C充电，1C、3C和5C放电的倍率测试。
将上述例1和例2中制备的电池在25±5℃下1C进行充电，然后在-20℃下1C进行放电测试。测试数据如下：
实验编号 实施例1 实施例2
内阻/mΩ 0.2607 0.2931
3C倍率放电效率 95.54％ 95.57％
5C放电倍率效率 95.48％ 95.38％
-20℃放电效率 91.91％ 91.84％
上述数据显示，本发明的两个实施例的内阻与组分未改良前电池内阻(0.30-0.31mΩ)相比，有一定程度的降低。证明经过组分分配改良后，确实能够降低电池内部阻抗，提高电池的导电性能，而且通过调整组分比例，能够不同程度地降低电池的内部阻抗，提高导电性能。
另外，可以看出，实施例1的电池内阻明显低于实施例2的电池内阻，内阻减小约11％；从3C、5C倍率放电和-20℃放电效率可以看出，实施例1与实施例2电池倍率放电和低温放电容量效率基本一致，无明显差异。但从图2与图3可以看出，实施例1电池5C倍率放电和-20℃低温放电平台明显高于实施例2，证明实施例1电池的极化阻抗小于实施例2电池的极化阻抗。

Claims (8)

1.一种低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)正极和负极浆料的制备：
按正极浆料配方和负极浆料配方分别精确量取原料，按常规工艺分别分散制成浆料，其中，所述正极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：磷酸铁锂92～98％、导电剂1.0～4.0％、聚偏氟乙烯1.0～4.0％，采用N-甲基吡咯烷酮作为溶剂且浆料的固含量为47～54wt％；
所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨92～98％、导电剂1～4.0％、羧甲基纤维素钠0.5～3.0％、粘合剂1.0～4.0％，采用去离子水作为溶剂且浆料固含量为45～53wt％；
2)正极和负极的制备：
在正极集流体上均匀涂覆所述正极浆料，负极集流体上均匀涂覆所述负极浆料；经70～110℃烘干后形成正极片和负极片；辊压所述正极片和负极片，得到所述正极和负极；
3)电池的制备：
将所述1个正极片、1个负极片和2层隔离膜按照隔离膜-负极片-隔离膜-正极片的顺序卷绕成电芯，经过极耳焊接、电芯入铝壳、顶盖焊接、注入电解液、静置、化成工序后制备成铝壳电池。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述磷酸铁锂材料的D50为1～5μm。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述石墨的D50为12～18μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述粘合剂为聚丙烯酸酯乳液，固含量为10-20wt％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，烘干后形成的正极片的面密度为340～380g/m2，负极片的面密度为160～190g/m2。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中，辊压后形成的所述正极片的压实密度为2.0～2.4g/cm3，所述负极片的压实密度为1.30～1.60g/cm3。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中，所述隔膜为氧化铝涂布复合隔膜，其孔隙率为40～50％。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述负极浆料中各物料占干粉总重量的百分比为：石墨95％、导电剂2.0％、羧甲基纤维素钠1.0％、粘合剂2.0％。
CN201810822731.2A 2018-07-25 2018-07-25 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法 Pending CN110429276A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810822731.2A CN110429276A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810822731.2A CN110429276A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110429276A true CN110429276A (zh) 2019-11-08

Family

ID=68407234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810822731.2A Pending CN110429276A (zh) 2018-07-25 2018-07-25 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110429276A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101183730A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种磷酸铁锂铝壳8安时圆柱电池及其制作工艺
CN101183729A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种高容量磷酸铁锂动力电池及其制作工艺
CN101183731A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种磷酸铁锂铝壳10安时圆柱电池及其制作工艺
CN102290568A (zh) * 2011-07-25 2011-12-21 青岛海霸能源集团有限公司 100ah磷酸铁锂方形电池及其制作工艺
CN102629695A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 山东奚仲电子科技有限公司 一种高容量锂离子动力电池及其制备方法
CN107834023A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 东莞市创明电池技术有限公司 锂离子电池负极浆料及其制备方法、负极片和锂离子电池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101183730A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种磷酸铁锂铝壳8安时圆柱电池及其制作工艺
CN101183729A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种高容量磷酸铁锂动力电池及其制作工艺
CN101183731A (zh) * 2007-12-14 2008-05-21 山东海霸通讯设备有限公司 一种磷酸铁锂铝壳10安时圆柱电池及其制作工艺
CN102290568A (zh) * 2011-07-25 2011-12-21 青岛海霸能源集团有限公司 100ah磷酸铁锂方形电池及其制作工艺
CN102629695A (zh) * 2012-04-20 2012-08-08 山东奚仲电子科技有限公司 一种高容量锂离子动力电池及其制备方法
CN107834023A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 东莞市创明电池技术有限公司 锂离子电池负极浆料及其制备方法、负极片和锂离子电池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105552306B (zh) 一种锂过渡金属氧化物电池
CN111584825A (zh) 一种负极片及其制备方法和用途
CN109119592B (zh) 一种钛酸锂负极极片、制备方法及钛酸锂电池
CN105552324A (zh) 一种磷酸铁锂包覆镍钴锰酸锂复合材料的制备方法
CN109088033B (zh) 高安全高能量长循环的磷酸铁锂型18650锂电池及其制备方法
CN114447305B (zh) 一种多元碳基快充负极复合材料及其制备方法
CN101567469A (zh) 一种动力型聚合物锂离子电池及其制作工艺
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
CN112290080A (zh) 一种可低温充电的锂离子电池
WO2018233327A1 (zh) 一种具有高倍率性能锂离子电池及其制备方法
CN110335996A (zh) 一种高容量锂离子电池负极及其应用
CN115566170A (zh) 一种高能量密度快充锂离子电池负极材料的制备方法
CN113066962A (zh) 含硅负极片和高能量密度电池
CN111786040A (zh) 极片及其应用、含有该极片的低温升长寿命锂离子电池
CN109546109A (zh) 一种高温稳定型锂电池正极
EP4145476A1 (en) Positive electrode of hybrid capacitor and manufacturing method therefor and use thereof
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
CN111509189A (zh) 一种正极极片及锂离子电池
CN115939361A (zh) 一种磷化铜掺杂硬碳复合材料及其制备方法
CN214428670U (zh) 一种可低温充电的锂离子电池
CN112786822B (zh) 一种锂氟化碳电池正极极片、其制备方法和锂氟化碳电池
CN110429276A (zh) 低阻抗磷酸铁锂电池的制备方法
CN102956886A (zh) 一种磷酸铁锂电池及其制备方法
CN114005957A (zh) 一种负极极片及其制备方法、锂离子电池
CN112366363A (zh) 一种耐高温锂离子电池的制备方法

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191108

RJ01 Rejection of invention patent application after publication