CN202268433U - 一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片 - Google Patents

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周环波
詹炳然
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唐帮助
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Abstract

本实用新型公开了一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，由钴酸锂正极活性物质涂层、磷酸铁锂正极活性物质涂层、正极集流体铝箔及镍带或镀镍钢带极耳构成，第一层钴酸锂正极活性物质涂层通过涂布工艺涂覆于正极集流体铝箔上，第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层通过涂布工艺涂敷于第一层钴酸锂正极活性物质涂层之上，镍带或镀镍钢带极耳通过点焊于正极集流体铝箔上，正极极片点焊1～6个镍带或镀镍钢带极耳于正极集流体铝箔的预留空白位置上。结构简单，使用方便，能够有效地提高锂离子电池的放电容量、提高了锂离子电池的大电流放电效果，并有效地延长锂离子电池使用寿命。

Description

一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片
技术领域
本实用新型涉及电池制领域，更具体涉及一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，可用于制造各种类型的一次、二次锂离子电池，特别适用于制造锂离子动力电池。
背景技术
目前，现有工业所生产的锂离子电池正极片的制造，一般都是由活性物质单纯的磷酸铁锂、或者钴酸锂或者所谓三元材料等活性物质、导电剂超细石墨粉(Super-C)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)、溶粘剂(溶胀或增加粘结剂溶解性的试剂)N-甲基吡咯烷酮(NMP)、发泡剂羧甲基纤维素钠(CMC)以及其它添加剂混合制作成浆料，浆料经过涂布工艺，单面涂敷到铝箔集流体上，再经点焊极耳等工序制作而成。而由现有工艺制造的正极所制造的锂离子电池存在：比容量低、大电流放电效果差、循环寿命短等缺点。
实用新型内容
为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是在于提供了一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，结构简单，使用方便，这种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片的应用，在不改变现有电池制造工艺步骤以及完全利用现有设备的前提下，采用钴酸锂活性物质及磷酸铁锂活性物质双层涂层结构，并适当增加乙炔黑或者超细活性炭导电剂的比例，而制造的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，能够有效地提高锂离子电池的放电容量、提高了锂离子电池的大电流放电效果，并有效地延长锂离子电池使用寿命。此外，由于使用了两种活性物质磷酸铁锂和钴酸锂双层涂层，既能有效地利用两种正极活性材料的优点，又能客服两种材料的缺点和不足。钴酸锂的优点是工作电压高(钴酸锂3.6～3.7V)，不足是安全性能差，磷酸铁锂的优点是安全性能好，缺点是工作电压较低(磷酸铁锂3.0～3.2V)。
本实用新型通过下述技术方案予以实现：
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，包括双层正极活性物质浆料、正极集流体铝箔和镍带或镀镍钢带极耳等三个部分构成。
进一步，本实用新型包括如下内容：
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，主要包括双层正极活性物质浆料、正极集流体铝箔和镍带或镀镍钢带极耳等三个部分构成；
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：钴酸锂正极活性物质涂层和磷酸铁锂正极活性物质涂层、正极集流体铝箔及镍带或镀镍钢带极耳三部分的连接关系是：第一层钴酸锂正极活性物质涂层通过涂布工艺涂覆于正极集流体铝箔上，第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层通过涂布工艺涂敷于第一层钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)之上，镍带或镀镍钢带极耳通过点焊工艺点焊于正极集流体铝箔上，对滚机压制成总厚度为0.015～0.35mm的正极极片，经切分，正极极片点焊1～6个镍带或镀镍钢带极耳于正极集流体铝箔的预留空白位置上。
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的第一层钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)由如下步骤制备：第一步：将纳米钴酸锂与纳米Super-C导电剂按质量比为1∶5～10∶1的比例球磨混合均匀得到钴酸锂活性物质混合物；第二步，将第一步得到的混合物与聚偏氟乙烯粘结剂按照质量比为1∶100～3∶100的比例混合均匀；第三步，将第二步得到的混合物与的羧甲基纤维素纳分散剂按照质量比为1∶10～1∶5的比例混合，并添加相当聚偏氟乙烯质量50％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)球磨混合均匀；第四步，向第三步得到混合物中加入质量百分比为10～25％加蒸馏水球磨混合均匀，得到第一层钴酸锂正极活性物质涂层(正极活性物质浆料)A；
第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)由如下步骤制备：第一步：将纳米磷酸铁锂与纳米Super-C导电剂按质量比为1∶5～10∶1的比例球磨混合均匀得到磷酸铁锂活性物质混合物；第二步，将第一步得到的混合物与聚偏氟乙烯粘结剂按照质量比为1∶100～5∶100的比例球磨混合均匀；第三步，将第二步得到的混合物与羧甲基纤维素纳分散剂按照质量比为1∶10～1∶5的比例混合，并添加相当聚偏氟乙烯质量50％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)球磨混合均匀；第四步，向第三步得到混合物中加入质量百分比为10～25％加蒸馏水球磨混合均匀，得到第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层(正极活性物质浆料)B；
将所述的钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)A按照涂布工艺单面或者双面涂敷于正极集流体上，在65～95℃条件下干燥，对滚机压制成总厚度为0.015～0.25mm的初级极片；再次将磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)B用涂布工艺双面或者单面涂敷于初级极片上，在65～95℃条件下干燥，对滚机压制成总厚度为0.015～0.35mm的正极极片；经切分、点焊1～6个极耳于集流体预留空白位置上。
所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的正极集流体铝箔由厚度为0.01～0.10mm的铝箔制成。
所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的镍带或镀镍钢带极耳由厚度为0.01～0.25mm的金属镍带或者镀镍钢带制成。
采用本实用新型的技术方案，可以取得如下明显的效果：用本实用新型技术方案一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片所生产的电池，由于采用了一定比例的放电比容量较高、热稳定性能高的磷酸铁锂活性物质和放电电压较高的钴酸锂正极活性物质双层涂层，从而较有效地提高了锂离子电池的放电比容量，在5C～30C充放电条件下，正极的最高放电比容量均超过120mAh/g，且具有较高的放电电压；由于添加了一定比例的纳米乙炔黑或者超细石墨导电剂，从而提高了锂离子电池的大电流放电效果，由于同时使用了高比容量、高导电性能的以及采用了较为先进的制造工艺制作磷酸铁锂-钴酸锂复合正极片，使得制造的锂离子电池的循环使用寿命短得以显著延长，将制造的复合正极极片组装成18650型锂离子动力电池，在5C～30C较高倍率充放电条件下，实验电池的循环寿命(放电容量小于设计容量70％时的充放电循环次数，以下在同样条件下测定)均超过650次。
本实用新型适用于各种类型、各种型号的圆柱形锂离子电池和方形锂离子动力电池。
附图说明
图1为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极双面单极耳极片的立体示意图
图2为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极双面二极耳极片的立体示意图
图3为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极单面三极耳极片的侧视示意图
图4为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极单面四极耳极片的立体示意图
图5为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极单面五极耳极片的立体示意图
图6为一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极单面六极耳极片的立体示意图
其中：1a～钴酸锂正极活性物质涂层，1b～磷酸铁锂正极活性物质涂层，2～正极集流体铝箔，3～镍带或镀镍钢带极耳，4～预留空白位置。
具体实施方式
实施例1：
下面结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步的详细描述。
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，主要包括钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)1a和磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)1b、正极集流体铝箔2和镍带或镀镍钢带极耳3等三个部分构成；
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)1a和磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)1b、正极集流体铝箔2及镍带或镀镍钢带极耳3三部分的连接关系是：第一层钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)1a通过涂布工艺涂覆于正极集流体铝箔2上，第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)1b通过涂布工艺涂敷于第一层钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)1a之上，镍带或镀镍钢带极耳3通过点焊工艺点焊于正极集流体铝箔2上，对滚机压制成总厚度为0.015～0.35mm的正极极片，经切分正极极片点焊1～6个镍带或镀镍钢带极耳3于正极集流体铝箔2的预留空白位置4上。
一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的第一层钴酸锂正极活性物质涂层(浆料)1a由如下步骤制备：
第一步：将纳米钴酸锂与纳米Super-C导电剂按质量比为1∶5～10∶1的比例球磨混合均匀得到钴酸锂活性物质混合物；
第二步，将第一步得到的混合物与聚偏氟乙烯粘结剂按照质量比为1∶100～3∶100的比例混合均匀；
第三步，将第二步得到的混合物与的羧甲基纤维素纳分散剂按照质量比为1∶10～1∶5的比例混合，并添加相当聚偏氟乙烯质量50％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)球磨混合均匀；
第四步，向第三步得到混合物中加入质量百分比为10～25％加蒸馏水球磨混合均匀，得到第一层正极活性物质浆料A；
第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层(浆料)1b由如下步骤制备：
第一步：将纳米磷酸铁锂与纳米Super-C导电剂按质量比为1∶5～10∶1的比例球磨混合均匀得到磷酸铁锂活性物质混合物；
第二步，将第一步得到的混合物与聚偏氟乙烯粘结剂按照质量比为1∶100～5∶100的比例球磨混合均匀；
第三步，将第二步得到的混合物与羧甲基纤维素纳分散剂按照质量比为1∶10～1∶5的比例混合，并添加相当聚偏氟乙烯质量50％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)球磨混合均匀；
第四步，向第三步得到混合物中加入质量百分比为10～25％加蒸馏水球磨混合均匀，得到第二层正极活性物质浆料B；
将所述的浆料A按照涂布工艺单面或者双面涂敷于正极集流体上，在65～95℃条件下干燥，对滚机压制成总厚度为0.015～0.25mm的初级极片；再次将浆料B用涂布工艺双面或者单面涂敷于初级极片上，在65～95℃条件下干燥，对滚机压制成总厚度为0.015～0.35mm的正极极片；经切分、点焊1～6个镍带或镀镍钢带极耳于正极集流体铝箔2的预留空白位置4上(附图1～6)。
所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的正极集流体铝箔2由厚度为0.01～0.10mm的铝箔制成。
所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的镍带或镀镍钢带极耳3由厚度为0.01～0.25mm的金属镍带或者镀镍钢带制成。
将制造的锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片组装成18650型锂离子动力电池，在5C～30C充放电条件下，锂离子电池充放电循环放电比容量均超过125mAh/g，电池的循环寿命超过650次。
然而，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此局限本实用新型的范围，所有运用本实用新型说明书内容所进行的等效变化，均同样包含在本实用新型的范围内。

Claims (3)

1.一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，由钴酸锂正极活性物质涂层（1a）、磷酸铁锂正极活性物质涂层（1b）、正极集流体铝箔（2）及镍带或镀镍钢带极耳（3）构成，其特征在于：第一层钴酸锂正极活性物质涂层（1a）通过涂布工艺涂覆于正极集流体铝箔（2）上，第二层磷酸铁锂正极活性物质涂层（1b）通过涂布工艺涂敷于第一层钴酸锂正极活性物质涂层（1a）之上，镍带或镀镍钢带极耳（3）通过点焊于正极集流体铝箔（2）上，正极极片点焊1～6个镍带或镀镍钢带极耳（3）于正极集流体铝箔（2）的预留空白位置（4）上。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于：所述的正极集流体铝箔（2）由厚度为0.01～0.10mm的铝箔制成。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池磷酸铁锂-钴酸锂复合正极极片，其特征在于，所述的镍带或镀镍钢带极耳（3）由厚度为0.01～0.25mm的金属镍带或者镀镍钢带制成。
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