CN111342145A - 一种长循环寿命磷酸铁锂电池及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种长循环寿命磷酸铁锂电池及其制备方法。所述方法包括如下步骤：(1)将磷酸铁锂、正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂混合制成正极浆料，将所述正极浆料涂布于正极集流体表面，得到正极极片，所述正极导电剂为导电炭黑SP和碳纳米管的混合物，所述磷酸铁锂的粒径分布D50为0.55～1.95μm；(2)将石墨、负极导电剂、负极粘结剂、分散剂和负极溶剂混合制成负极浆料，将所述负极浆料涂布于负极集流体表面，得到负极极片，所述石墨的粒径D50为9～16μm；(3)将所述正极极片、负极极片、隔膜和电解液组装成长循环寿命磷酸铁锂电池。本发明所述磷酸铁锂电池具有较长的循环寿命和优异的电化学性能。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种长循环寿命磷酸铁锂电池及其制备方法。
背景技术
近年来，随着锂离子电池技术的快速发展，在国资委、工信部、发改委、能源局、财政部和科技部的推动和政策鼓励下，国家电网、南方电网等央企在电力储能领域，建设了大型的新能源发电示范项目，如南网调峰调频电站、国网张北风光储输项目和温州南麂岛海岛型微网项目等。但现阶段，锂电储能技术仍处于发展的初期阶段，技术的研发和示范应用都离不开国家政策和资金的支持。主要有以下问题：(1)锂电池材料成本高、产品价格高等问题；(2)大型储能电站锂电池成组后的一致性问题；(3)安全性和使用寿命问题。磷酸铁锂电池由于原材料成本低、安全性能高、使用寿命长、绿色环保等诸多优点，成为锂电储能的重要发展方向之一。
尽管磷酸铁锂电池在储能领域具有如此大的优势，但是其在实际应用中存在着许多不足，最为突出的问题之一：电池使用寿命衰减达不到目标要求，目前磷酸铁锂单体电池普遍使用寿命仅为2000～4000圈，与国内外客户要求使用10年年限相差甚远。研究表明石墨负极材料、电解液对锂离子电池循环性能有较大影响。负极材料体现在：(1)石墨材料在充放电循环过程中，Li+从正极材料移动到负极材料，再从负极材料不断回到正极材料，Li+在负极材料的嵌入/脱嵌速度远远小于正极材料，Li+在负极石墨中嵌入/脱嵌的难易程度，造成电化学性能存在差异，影响电池循环性能；(2)石墨结构稳定性、石墨物化性能(比表面积、形貌等)等影响电池循环过程中石墨负极表面SEI膜的不断破裂和生成，消耗有限电解液和正极中的锂，造成SEI膜增厚，电池内阻增大，出现循环“跳水”现象，最终导致电池循环性能较差。电解液在电池的正负极之间起着传输离子的桥梁作用，起着电池中血液的作用，锂盐种类、粘度变化、相变、浸润性等因素对电池循环性能有重要影响。
为了解决上述问题，研究者们通过筛选具有特殊物化性能指标的石墨负极，如小比表面积、缩窄粒径分布、表面包覆改性等，选择常温和高温下浸润性能好的电解液，同时采用合适的电池配方设计缓解了循环过程中石墨体积的膨胀与收缩，减小石墨比表面积，提高电池首次效率，减少化成分容形成SEI膜消耗过多的锂，避免循环“跳水”发生，尽可能延长磷酸铁锂电池的使用寿命。在实际应用中，使单体电芯在常温循环条件下，可达到10000次循环的目标。
CN109286003A公开了一种长循环储能锂电池。所述长循环储能锂电池，包括正极、负极、电解液和隔膜，所述正极包括：正极活性物质、正极导电剂、正极粘结剂和正极集流体；所述正极活性物质包含：80～90wt％的磷酸铁锂和10～20wt％的磷酸钒锂；其中，所述磷酸铁锂的粒径分布D50为0.5～1.8μm；所述磷酸钒锂的粒径分布D50为0.2～1.0μm。但是所述方法制备的磷酸铁锂电池循环寿命较短。
CN110120555A公开了一种高循环寿命锂电池的制备方法，包括以下步骤，制备固含量为60～75％的正极浆料，制备固含量为30～35％的负极浆料，制作高柔韧性正极极片和高柔韧性负极极片，将正极极片、隔膜和负极极片通过卷绕机制成锂电芯，将锂电芯封装于壳体中，经滚槽、焊盖帽、注液生成锂电池；其中，正极固体物料包括重量份分别为0.4～2.1重量份的PVDF、0.3～1.8重量份的第一导电剂以及80～98重量份的正极材料，负极固体物料包括重量份分别为1～2.8重量份的增稠剂CMC、0.1～1.5重量份的第二导电剂、80～97重量份的负极材料以及1～3.5重量份的粘结剂SBR，正极极片的内部形成有长程导电的第一导电网格，负极极片的内部形成有长程导电的第二导电网格。但是所述方法制备的磷酸铁锂电池循环寿命较短。
因此，本领域需要开发一种新型的磷酸铁锂电池，其具有较长的循环寿命和优异的电化学性能。
发明内容
针对锂离子电池行业对现有磷酸铁锂电池循环寿命短的问题，本发明的目的在于提供一种长循环寿命磷酸铁锂电池及其制备方法。所述方法制备的磷酸铁锂电池具有较长的循环寿命和优异的电化学性能。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种长循环寿命磷酸铁锂电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷酸铁锂、正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂混合制成正极浆料，将所述正极浆料涂布于正极集流体表面，得到正极极片，所述正极导电剂为导电炭黑SP和碳纳米管的混合物，所述磷酸铁锂的粒径分布D50为0.55～1.95μm；
(2)将石墨、负极导电剂、负极粘结剂、分散剂和负极溶剂混合制成负极浆料，将所述负极浆料涂布于负极集流体表面，得到负极极片，所述石墨的粒径D50为9～16μm；
(3)将所述正极极片、负极极片、隔膜和电解液组装成长循环寿命磷酸铁锂电池。
本发明通过选择磷酸铁锂和石墨的粒径分布，并通过对电芯体系的制备进行设计，有效的提升了磷酸铁锂电池的常温循环次数，使得磷酸铁锂单体电池常温循环次数可达到8000～10000次。
优选地，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述磷酸铁锂的含量为94.0～96.0wt％，例如94.1wt％、94.3wt％、94.5wt％、94.7wt％、94.9wt％、95.0wt％、95.1wt％、95.3wt％、95.5wt％、95.7wt％或95.9wt％等。
优选地，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述正极导电剂的含量为2.0～3.0wt％，例如2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％或2.9wt％等。
优选地，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述粘结剂的含量为2.0～3.0wt％，例如2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％或2.9wt％等。
优选地，步骤(1)所述正极导电剂中，导电炭黑SP和碳纳米管的质量比为(1～2):(2～4)，例如1.1:2.1、1.2:2.3、1.3:2.4、1.4:2.5、1.5:2.6、1.6:3、1.7:3.3、1.8:3.5或1.9:3.8。
优选地，正极粘结剂为PVDF。
优选地，正极溶剂为NMP。
优选地，步骤(1)所述正极浆料涂布的单面面密度为135～162g/m2(例如140g/m2、142g/m2、145g/m2、150g/m2、155g/m2、158g/m2或160g/m2等)，双面面密度为270～320g/m2(例如275g/m2、280g/m2、285g/m2、290g/m2、300g/m2、310g/m2或315g/m2等)。
优选地，步骤(1)所述正极极片的压实密度为2.25～2.40g/cm3，例如2.28g/cm3、2.3g/cm3、2.32g/cm3、2.35g/cm3或2.38g/cm3等。
优选地，步骤(1)所述正极极片中活性材料层的厚度为135～160μm，例如138μm、140μm、142μm、145μm、150μm、155μm或158μm等。
优选地，步骤(2)所述正极集流体为涂炭铝箔。
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的一次颗粒粒径为200～300nm，例如210nm、220nm、230nm、240nm、250nm、260nm、270nm、280nm或290nm等。
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的比表面积为4～15m2/g，例如5m2/g、6m2/g、7m2/g、8m2/g、9m2/g、10m2/g、11m2/g、12m2/g、13m2/g或14m2/g等。
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的振实密度≥0.7g/cm3，例如0.8g/cm3、0.9g/cm3、1g/cm3、1.1g/cm3、1.2g/cm3、1.3g/cm3、1.4g/cm3、1.5g/cm3、1.6g/cm3、1.7g/cm3、1.8g/cm3或1.9g/cm3等。
本发明选择具有合适粒径分布、振实密度和比表面积的磷酸铁锂，可以增加正极极片浸润性，减小不可逆锂的损失，有利于提升磷酸铁锂电池的常温循环性能。
优选地，步骤(2)所述石墨的粒径D10为5～8.1μm，优选粒径D10为7.4～7.6μm，例如5.1μm、5.3μm、5.5μm、5.8μm、6μm、6.2μm、6.5μm、6.8μm、7μm、7.1μm、7.3μm、7.5μm、7.7μm、7.9μm或8μm等。
优选地，步骤(2)所述石墨的粒径D50为15.2～15.6μm，例如15.3μm、15.4μm或15.5μm等。
优选地，步骤(2)所述石墨的粒径D90为18～31μm，优选粒径D90为29～29.5μm，例如19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm或30μm等。
优选地，步骤(2)所述石墨的振实密度为1～1.3g/cm3，优选为1.2～1.26g/cm3，例如1.02g/cm3、1.05g/cm3、1.08g/cm3、1.1g/cm3、1.12g/cm3、1.15g/cm3、1.18g/cm3、1.2g/cm3、1.21g/cm3、1.23g/cm3、1.25g/cm3、1.26g/cm3、1.27g/cm3或1.28g/cm3等。
优选地，步骤(2)所述石墨的比表面积为1～2.2m2/g，优选为1～1.3m2/g，例如1.1m2/g、1.2m2/g、1.3m2/g、1.4m2/g、1.5m2/g、1.6m2/g、1.7m2/g、1.8m2/g、1.9m2/g、2m2/g或2.1m2/g等。
本发明选择具有合适粒径分布、振实密度和比表面积的负极材料，可增加极片浸润性，降低比表面积，有利于提升电池首效，循环过程中副反应更少，可延长电池循环寿命。
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述石墨的含量为94.5～96.5wt％，例如94.7wt％、94.9wt％、95wt％、95.1wt％、95.3wt％、95.5wt％、95.7wt％、95.9wt％、96wt％或96.3wt％等。
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述负极导电剂的含量为1～2wt％，例如1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％或1.9wt％等。
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述负极粘结剂的含量为1～1.5wt％，例如1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％或1.4wt％等。
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述分散剂的含量为1.5～2.0wt％，例如1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％或1.9wt％等。
优选地，步骤(2)所述负极导电剂为导电炭黑SP。
优选地，步骤(2)所述负极粘结剂为CMC。
优选地，步骤(2)所述分散剂为SBR。
优选地，步骤(2)所述负极溶剂为水。
优选地，步骤(2)所述负极浆料涂布的单面面密度为65～78g/m2(例如66g/m2、67g/m2、68g/m2、69g/m2、70g/m2、72g/m2或75g/m2等)，双面面密度为130～166g/m2(例如132g/m2、135g/m2、138g/m2、140g/m2、142g/m2、145g/m2、148g/m2、150g/m2、155g/m2、160g/m2或165g/m2等)。
优选地，步骤(2)所述负极极片的压实密度为1.45～1.60g/cm3，例如1.48g/cm3、1.5g/cm3、1.52g/cm3、1.55g/cm3或1.58g/cm3等。
优选地，步骤(2)所述负极极片中活性材料层的厚度为90～115μm，例如95μm、98μm、100μm、105μm、108μm、110μm或112μm等。
优选地，步骤(2)所述负极集流体为铜箔。
优选地，步骤(3)所述电解液包括锂盐、添加剂和溶剂。
优选地，所述电解液中锂盐的浓度为1.00～1.20mol/L，例如1.01mol/L、1.03mol/L、1.05mol/L、1.07mol/L、1.09mol/L、1.1mol/L、1.11mol/L、1.13mol/L、1.15mol/L、1.17mol/L或1.19mol/L等。
优选地，所述锂盐为LiPF6。
优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC和其他溶剂，优选为碳酸乙烯酯EC:碳酸丙烯酯PC:碳酸甲乙酯EMC:其他溶剂的质量比为＝(25～35):(2～5):(55～65):(2～5)，例如27:3:57:3、27:4:60:3、29:3:59:4、29:3:60:3、29:3:61:3、30:4:61:3、30:3:61:4、30:4:63:3、30:3:63:4、31:4:63:3、31:3:61:3、32:3:62:4、32:4:62:3、33:3:56:4、33:3:56:4、33:4:58:3、343:58:4、34:4:62:3或34:3:64:4等。
优选地，所述其他溶剂为碳酸二乙酯(DMC)和/或氟苯(FB)。
优选地，所述添加剂包括氯乙烯VC和/或聚苯乙烯PS。
优选地，所述电解液中，氯乙烯VC的含量为2.0～5.0wt％，例如2.2wt％、2.5wt％、2.8wt％、3wt％、3.2wt％、3.5wt％、3.8wt％、4wt％、4.2wt％、4.5wt％或4.8wt％等。
优选地，所述电解液中，聚苯乙烯PS的含量为0.3～0.5wt％，例如0.31wt％、0.33wt％、0.35wt％、0.37wt％、0.39wt％、0.4wt％、0.41wt％、0.43wt％、0.45wt％、0.47wt％或0.49wt％等。
优选地，所述长循环寿命磷酸铁锂电池中，电解液的注液系数为4.0～5.5，例如4.1、4.2、4.3、4.4、4.5、4.7、4.8、5、5.1或5.3等。
优选地，所述长循环寿命磷酸铁锂电池中，CB值为1.15～1.25，例如1.16、1.17、1.18、1.19、1.20、1.21、1.22、1.23或1.24等。
本发明的目的之二在于提供一种磷酸铁锂电池，所述磷酸铁锂电池通过目的之一所述的制备方法得到。
优选地，所述磷酸铁锂电池在常温下容量保持≥80％的循环周数≥8000，优选为≥9000，进一步优选为≥10000，例如8500、9000、9500、10000、10500、11000、11500、12000、12500、13000、13500、14000或15000等。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过比较筛选不同物化性能参数的负极石墨以及浸润性好的电解液，评估不同型号负极材料、电解液对电池循环电化学性能，特别是循环性能的影响，并控制磷酸铁锂材料的粒度分布，使得磷酸铁锂单体电池常温循环次数可达到8000～10000次；除此之外，本发明通过电芯体系设计，正负极不同配比验证，比较不同方案的电池循环性能，提升了磷酸铁锂电池的常温循环次数。
附图说明
图1是本发明具体实施例1-9得到的全电池循环性能测试对比图；
图2是本发明具体实施例1、10和11得到的全电池循环性能测试对比图；
图3是本发明具体实施例1、9和12得到的全电池循环性能测试对比图；
图4是本发明具体实施例1得到的全电池循环性能测试图。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明实施例中采用的负极材料为石墨SC0-SC8，其物化性能指标如表1所示：
表1
本发明实施例中采用的电解液为常规型SL0-SL2，其组成成分如下表2所示：适用于磷酸铁锂体系，锂盐为六氟磷酸锂LiPF6，浓度为1.0～1.2mol/L，溶剂体系为碳酸乙烯酯EC:碳酸丙烯酯PC:碳酸甲乙酯EMC:其他溶剂(碳酸二乙酯DMC和/或氟苯FB)质量比为＝25～35:2～5:55～65:2～5，添加剂氯乙烯VC为2.0～5.0wt％，聚苯乙烯PS为0.3～0.5wt％。
表2
本发明列举实施例中负极材料、电解液及配方设计如表3所示：
表3
正极极片的制备过程为：将LiFePO4(粒径分布D50为1.2μm，D10为6.5μm，D90为15μm，一次颗粒粒径为250nm，比表面积为10m2/g，振实密度为1.2g/cm3):SP:CNT:PVDF＝95.0:2.0:0.5:2.5按质量比例称量；第一步正极制胶，胶液固含量为8.0wt％；第二步加入LiFePO4和SP在40℃下搅拌；第三步加入导电剂CNT，40℃真空搅拌；第四步为调粘步骤，加入NMP，调整浆料粘度为10000mPa·s-1；第五步真空慢搅搅拌降温、过筛出料，保证正极出料粘度和细度符合工艺要求，避免涂布过程出现大颗粒，每一步及时刮动搅拌缸壁和搅拌杆上的沉积物料；过筛、涂布、冷压、分切制得正极极片，正极极片压实密度为2.3g/cm3，活性材料层厚度为145μm。
将表2中实施例1-12制成电池：按石墨:SP:CMC:SBR＝95.5:1.5:1.2:1.8按比例称量；第一步负极制胶，胶液固含量为1.3％，第二步加入石墨、SP搅拌；第三步为调粘步骤，加入去离子水，调整浆料粘度；第五步加入SBR，真空搅拌结束，过筛出料，保证负极出料粘度和细度符合工艺要求，每一步及时刮动搅拌缸壁和搅拌杆上的沉积物料，过筛、涂布、冷压、分切制得负极极片，负极极片压实密度1.55g/cm3，活性材料层厚度为110μm；正负极片经过卷绕、组装入壳、烘烤、注液、化成、分容至电池下线，得到全电池，电解液的注液系数为5.0，CB值为1.2。
将实施例1-9得到的全电池进行循环性能测试，测试在不同循环圈数下对应的容量保持率(1C倍率循环)，测试结果如表4和图1所示：
表4
由图1和表3可知，比较不同型号石墨负极材料通过特定循环快速筛选，不同型号负极材料电池循环性能表现出较大差异，实施例9中负极主材SC8循环性能最佳，循环500周，可比实施例1中负极主材SC-0循环容量保持率提高1.8个百分点，负极材料选材优选型号SC8。
将实施例1、10和11得到的全电池进行循环性能测试，快速筛选循环保持率，测试结果如表5和图2所示：
表5
由图2和表5可知，比较不同型号电解液通过特定循环快速筛选，不同型号电解液电池循环性能表现出较大差异，实施例1(图中为SC0+SL0 0.5C)中电解液SL0循环性能明显优于实施例10(图中为SC0+SL1 1C和SC0+SL1 0.5C)中电解液SL1和实施例11(图中为SC0+SL2 1C和SC0+SL2 0.5C)中电解液SL2，循环2000次，循环容量保持率约提高1.3个百分点，电解液选材优选型号SL0。
将实施例1、9和12得到的全电池进行循环性能测试，快速筛选循环保持率，测试结果如表6和图3所示：
表6
| 方案 | 材料 | 当前循环圈数 | 当前容量保持率(％) | 200圈容量保持率(％) |
| 实施例1 | SC0+SL0 | 912 | 89.85 | 93.78 |
| 实施例9 | SC8+SL0 | 878 | 91.87 | 95.83 |
| 实施例12 | SC8+SL0 | 220 | 96.29 | 96.33 |
将实施例1负极石墨(SC0)在25℃，进行1C倍率循环，循环曲线图如图4所示，由图中可知，实施例1中，负极石墨主材型号是基础组SC0，电解液SL0，常温循环4380次，容量保持是84.60％，预测容量保持≥80％循环次数可达7000次以上，不同型号负极材料、电解液通过特定循环快速筛选，本发明对比不同型号循环性能差异，优选负极材料SC8和电解液SL0。
从图3和表6可知，实施例12循环220次左右，可比实施例1循环容量保持率提高2.51个百分点，在实施例1中，负极SC0从4000～7300圈容量衰减4.5个百分点，根据循环衰减趋势，后期1个百分点可支持700～800次循环，判断实施例9和实施例12负极石墨型号SC8基本可实现常温循环9000～10000次容量保持≥80％的目标。
实施例13
与实施例12的区别在于，正极极片中：LiFePO4的粒径分布D50为0.55μm，D10为4μm，D90为12μm，一次颗粒粒径为200nm，比表面积为15m2/g，振实密度为1.5g/cm3，LiFePO4:SP:CNT:PVDF的质量比＝94:2:1:3；正极极片压实密度为2.40g/cm3，活性材料层厚度为135μm。
实施例14
与实施例12的区别在于，正极极片中：LiFePO4的粒径分布D50为1.95μm，D10为8μm，D90为18μm，一次颗粒粒径为300nm，比表面积为4m2/g，振实密度为0.8g/cm3，LiFePO4:SP:CNT:PVDF的质量比＝96:1:1:2；正极极片压实密度为2.25g/cm3，活性材料层厚度为160μm。
将本发明实施例13和14得到的全电池，采用与实施例12相同的方式进行电化学性能测试，可实现常温循环9000～10000次容量保持≥80％的目标，但实施例12得到的全电池性能优于实施例13和14得到的全电池。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种长循环寿命磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)将磷酸铁锂、正极导电剂、正极粘结剂和正极溶剂混合制成正极浆料，将所述正极浆料涂布于正极集流体表面，得到正极极片，所述正极导电剂为导电炭黑SP和碳纳米管的混合物，所述磷酸铁锂的粒径分布D50为0.55～1.95μm；
(2)将石墨、负极导电剂、负极粘结剂、分散剂和负极溶剂混合制成负极浆料，将所述负极浆料涂布于负极集流体表面，得到负极极片，所述石墨的粒径D50为9～16μm；
(3)将所述正极极片、负极极片、隔膜和电解液组装成长循环寿命磷酸铁锂电池。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述磷酸铁锂的含量为94.0～96.0wt％；
优选地，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述正极导电剂的含量为2.0～3.0wt％；
优选地，以磷酸铁锂、正极导电剂和正极粘结剂的总质量记为100wt％，所述粘结剂的含量为2.0～3.0wt％。
3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极导电剂中，导电炭黑SP和碳纳米管的质量比为(1～2):(2～4)；
优选地，正极粘结剂为PVDF；
优选地，正极溶剂为NMP；
优选地，步骤(1)所述正极浆料涂布的单面面密度为135～162g/m2，双面面密度为270～320g/m2；
优选地，步骤(1)所述正极极片的压实密度为2.25～2.40g/cm3；
优选地，步骤(1)所述正极极片中活性材料层的厚度为135～160μm；
优选地，步骤(2)所述正极集流体为涂炭铝箔；
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的一次颗粒粒径为200～300nm；
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的比表面积为4～15m2/g；
优选地，步骤(1)所述磷酸铁锂的振实密度≥0.7g/cm3。
4.如权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述石墨的粒径D10为5～8.1μm，优选粒径D10为7.4～7.6μm；
优选地，步骤(2)所述石墨的粒径D50为15.2～15.6μm；
优选地，步骤(2)所述石墨的粒径D90为18～31μm，优选粒径D90为29～29.5μm；
优选地，步骤(2)所述石墨的振实密度为1～1.3g/cm3，优选为1.2～1.26g/cm3；
优选地，步骤(2)所述石墨的比表面积为1～2.2m2/g，优选为1.0～1.3m2/g。
5.如权利要求1-4之一所述的制备方法，其特征在于，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述石墨的含量为94.5～96.5wt％；
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述负极导电剂的含量为1～2wt％；
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述负极粘结剂的含量为1～1.5wt％；
优选地，以石墨、负极导电剂、负极粘结剂和分散剂的总质量记为100wt％，所述分散剂的含量为1.5～2.0wt％。
6.如权利要求1-5之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述负极导电剂为导电炭黑SP；
优选地，步骤(2)所述负极粘结剂为CMC；
优选地，步骤(2)所述分散剂为SBR；
优选地，步骤(2)所述负极溶剂为水；
优选地，步骤(2)所述负极浆料涂布的单面面密度为65～78g/m2，双面面密度为130～166g/m2；
优选地，步骤(2)所述负极极片的压实密度为1.45～1.60g/cm3；
优选地，步骤(2)所述负极极片中活性材料层的厚度为90～115μm；
优选地，步骤(2)所述负极集流体为铜箔。
7.如权利要求1-6之一所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述电解液包括锂盐、添加剂和溶剂；
优选地，所述电解液中锂盐的浓度为1.00～1.20mol/L；
优选地，所述锂盐为LiPF6；
优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯EC、碳酸丙烯酯PC、碳酸甲乙酯EMC和其他溶剂，优选为碳酸乙烯酯EC:碳酸丙烯酯PC:碳酸甲乙酯EMC:其他溶剂的质量比为＝(25～35):(2～5):(55～65):(2～5)；
优选地，所述其他溶剂为碳酸二乙酯DMC和/或氟苯FB；
优选地，所述添加剂包括氯乙烯VC和/或聚苯乙烯PS；
优选地，所述电解液中，氯乙烯VC的含量为2.0～5.0wt％；
优选地，所述电解液中，聚苯乙烯PS的含量为0.3～0.5wt％。
8.如权利要求1-7之一所述的制备方法，其特征在于，所述长循环寿命磷酸铁锂电池中，电解液的注液系数为4.0～5.5；
优选地，所述长循环寿命磷酸铁锂电池中，CB值为1.15～1.25。
9.一种磷酸铁锂电池，其特征在于，所述磷酸铁锂电池通过权利要求1-8之一所述的制备方法得到。
10.如权利要求9所述的磷酸铁锂电池，其特征在于，所述磷酸铁锂电池在常温下容量保持≥80％的循环周数≥8000，优选为≥9000，进一步优选为≥10000。
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