專利名稱：磷酸鐵鋰電池正極漿料、正極、磷酸鐵鋰電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種磷酸鐵鋰電池正極漿料、正極、磷酸鐵鋰電池。
背景技術(shù)：
磷酸鐵鋰材料具有安全性能好、循環(huán)性能優(yōu)異、環(huán)境友好、原料來源廣泛等特點，其中，鋰、鐵、磷都是地球上儲量豐富的元素，尤其是鐵系材料原料來源廣，價格低廉，被公認(rèn)為新一代鋰離子電池首選正極材料，已成為當(dāng)今世界上主要發(fā)達(dá)國家的重點研究和發(fā)展方向。而且，由于其高溫下自身以及所使用的電解液穩(wěn)定，并具有良好的高溫循環(huán)性能，特別適合于做動力電池。磷酸鐵鋰鋰離子電池，近年來在電動工具、儲能、電動汽車上得到了大量開發(fā)與應(yīng)用。
磷酸鐵鋰電池有以下優(yōu)點一、超長壽命，2000次循環(huán)容量保持率在80%以上。二、使用安全，磷酸鐵鋰材料具有橄欖石結(jié)構(gòu)，高溫下不易分解，相對于鈷酸鋰和錳酸鋰材料比較穩(wěn)定。三、無記憶效應(yīng)。四、綠色環(huán)保。但是，與以往的正極材料如鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料相比，磷酸鐵鋰材料的導(dǎo)電性較差，從而影響了電池的倍率放電性能。因此，在磷酸鐵鋰電池所使用的正極漿料中，需加入比重較大的導(dǎo)電劑?，F(xiàn)有技術(shù)中，正極漿料中的導(dǎo)電劑以導(dǎo)電碳黑SP-Li、導(dǎo)電石墨KS6、導(dǎo)電石墨SFG6等導(dǎo)電碳粉為主，其中導(dǎo)電碳黑SP-Li、導(dǎo)電石墨KS6、導(dǎo)電石墨SFG6均從瑞士特密高(TIMCAL)有限公司購買，這些產(chǎn)品為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的產(chǎn)品。雖然在正極漿料中加入了上述導(dǎo)電劑，但是使用這些正極漿料的磷酸鐵鋰電池的倍率性能仍舊不佳，且電池的發(fā)熱量大，影響了電池的安全性能與應(yīng)用范圍。碳納米管(CNT)具有良好的導(dǎo)電性能和傳熱性能，但分散性較差，無法實現(xiàn)其在正極漿料中的分散。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種磷酸鐵鋰電池正極漿料、正極、磷酸鐵鋰電池。該正極漿料制備工藝簡單，能有效的分散導(dǎo)電劑碳納米管，提高電池的倍率性能。本發(fā)明提供一種磷酸鐵鋰電池正極漿料，包括磷酸鐵鋰、碳納米管和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。其中，碳納米管是導(dǎo)電劑，聚乙烯吡咯烷酮是碳納米管的分散劑。優(yōu)選的是，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為I萬 10萬。優(yōu)選的是，所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料還包括分子量為60萬 100萬的聚偏二氟乙烯(PVDF)。其中，聚偏二氟乙烯是油性粘合劑。優(yōu)選的是，所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料由固體干料和溶劑混合而成，其中，固體干料由磷酸鐵鋰、碳納米管、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮組成，所述固體干料按照以下質(zhì)量百分比組成磷酸鐵鋰88 93wt%
碳納米管0. 5^5wt%聚偏二氟乙烯3 9wt%聚乙烯吡咯烷酮(λ I Iwt%。優(yōu)選的是，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮(ΝΜΡ)。優(yōu)選的是，所述溶劑的質(zhì)量為所述固體干料總質(zhì)量的ll(Tl30wt%。本發(fā)明還提供一種磷酸鐵鋰電池正極，其是由上述的磷酸鐵鋰電池正極漿料制成的。本發(fā)明還提供一種磷酸鐵鋰電池，其包括上述的磷酸鐵鋰電池正極。
優(yōu)選的是，所述磷酸鐵鋰電池的負(fù)極由負(fù)極漿料制成，所述負(fù)極漿料由固體干料和水混合而成，其中，固體干料包括碳粉、導(dǎo)電石墨、水性粘合劑。優(yōu)選的是，所述固體干料按照以下質(zhì)量百分比組成碳粉88 93Wt%導(dǎo)電石墨SFG6 :2 7wt%水性粘合劑LA132 2 6wt% ;其中，水的質(zhì)量為所述固體干料總質(zhì)量的6(T80wt%。其中，LA132的主要成分為丙烯酸類多元共聚物，LA132從成都茵地樂電源科技有限公司購買，該產(chǎn)品為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的產(chǎn)品。本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰電池正極漿料使用了聚乙烯吡咯烷酮作為正極導(dǎo)電劑碳納米管的分散劑，可以有效的分散碳納米管，從而制得性能優(yōu)異的正極漿料。包括使用該漿料制得的電池正極的磷酸鐵鋰電池具有優(yōu)異的倍率性能，提高了充放電的電池容量，大大降低了電池在大電流放電過程中的溫度升高值，提高了電池的放電平臺。
具體實施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實施例I本實施例提供一種磷酸鐵鋰正極漿料，該正極漿料的配制過程如下(I)磷酸鐵鋰電池正極漿料由固體干料和溶劑混合而成。先稱取固體干料按照質(zhì)量百分比分別稱取93wt%的磷酸鐵鋰、I. 9wt%的碳納米管、5wt%的分子量為100萬的聚偏二氟乙烯、O. lwt%的分子量為4萬的聚乙烯卩比咯燒酮。再量取N-甲基卩比咯燒酮,其質(zhì)量為固體干料總質(zhì)量的120wt%。(2)首先向攪拌桶中加入已經(jīng)量取的全部N-甲基吡咯烷酮，再將稱取的全部聚偏二氟乙烯分兩次加入到N-甲基吡咯烷酮中，攪拌使得聚偏二氟乙烯在N-甲基吡咯烷酮中溶解，此時溶液體系分散均勻并且透明。再向溶液中加入稱取的全部聚乙烯吡咯烷酮，充分?jǐn)嚢?，再加入稱取的全部的碳納米管，攪拌使得碳納米管分散均勻，最后加入稱取的全部磷酸鐵鋰。本實施例還提供一種與該正極對應(yīng)的負(fù)極制備過程中使用的負(fù)極漿料，該負(fù)極漿料的配制過程如下(I)磷酸鐵鋰電池負(fù)極漿料由固體干料和水混合而成。先稱取固體干料按照質(zhì)量百分比分別稱取90wt %的碳粉、5wt %的導(dǎo)電石墨SFG6、5wt %的水性粘接劑LA132。再量取水，其質(zhì)量為固體干料總質(zhì)量的80wt%。(2)首先向攪拌桶中加入已經(jīng)量取的全部水、稱取的全部水性粘結(jié)劑LA132，充分?jǐn)嚢琛Ｔ偌尤敕Q取的全部導(dǎo)電石墨SFG6,高速攪拌。最后加入稱取的全部碳粉,在真空下高速攪拌使得碳粉分散均勻。正極漿料和負(fù)極漿料制作完成后，再分別經(jīng)過涂布、烘烤、軋制、切片、組裝等步驟，制作出成品的磷酸鐵鋰電池。本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰電池正極漿料使用了聚乙烯吡咯烷酮作為正極導(dǎo)電劑碳納米管的分散劑，可以有效的分散碳納米管，從而制得性能優(yōu)異的正極漿料。包括使用該漿料制得的電池正極的磷酸鐵鋰電池具有優(yōu)異的倍率性能，提高了充放電的電池容量，大大降低了電池在大電流放電過程中的溫度升高值，提高了電池的放電平臺。 對比例 該對比例中常規(guī)工藝的磷酸鐵鋰電池的正極制備所用的正極漿料中使用導(dǎo)電碳黑SP-Li作為導(dǎo)電劑，其中沒有聚乙烯吡咯烷酮分散劑，靠攪拌分散，該電池的制備的其它材料與工藝均與實施例I相同。實施例I中磷酸鐵鋰電池的正極制備所用的正極漿料中使用碳納米管作為導(dǎo)電劑，以及聚乙烯吡咯烷酮作為碳納米管的分散劑。表I.中列舉了在23°C ±2的環(huán)境溫度下，實施例I和對比例的磷酸鐵鋰電池的不同倍率條件下的充電的測試數(shù)據(jù)。實施例I中的磷酸鐵鋰電池比對比例中的磷酸鐵鋰電池具有更加優(yōu)異的充電倍率性能，充電容量提高，充電平臺電壓降低，充電過程中電池的溫度升高變小。尤其在1C、2C的較高倍率的充電條件下，實施例I中的電池在充電過程中電池的充電溫度升高值比對比例中的電池的充電溫度升高值小很多，電池溫度升高值小可以大大降低電池中發(fā)生的副反應(yīng)，抑制電解液分解，減少了電解液高溫下分解產(chǎn)生氣體引起電池漲包的情況，從而可以有效的提高電池的效率，表現(xiàn)出實施例I中的磷酸鐵鋰電池在大電流充電的條件下具有更好的安全性能。表I.實施例I與對比例的電池的充電性能表
權(quán)利要求
1.一種磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，包括磷酸鐵鋰、碳納米管和聚乙烯吡咯烷酮。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，所述聚乙烯吡咯烷酮的分子量為I萬 10萬。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，還包括分子量為60萬 100萬的聚偏二氟乙烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，其由固體干料和溶劑混合而成，其中，固體干料由磷酸鐵鋰、碳納米管、聚偏二氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮組成，所述固體干料按照以下質(zhì)量百分比組成 磷酸鐵鋰88 93wt% 碳納米管0. 5 5wt% 聚偏二氟乙烯3 9wt% 聚乙烯卩比咯燒酮0.
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，所述溶劑為N-甲基吡咯烷酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料，其特征在于，所述溶劑的質(zhì)量為所述固體干料總質(zhì)量的ll(Tl30wt%。
7.一種磷酸鐵鋰電池正極，其特征在于，其是由權(quán)利要求I飛任意一項所述的磷酸鐵鋰電池正極漿料制成的。
8.一種磷酸鐵鋰電池，其特征在于，其包括權(quán)利要求7所述的磷酸鐵鋰電池正極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于，其負(fù)極由負(fù)極漿料制成，所述負(fù)極漿料由固體干料和水混合而成，其中，固體干料包括碳粉、導(dǎo)電石墨、水性粘合劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于，所述固體干料按照以下質(zhì)量百分比組成 碳粉88 93wt% 導(dǎo)電石墨SFG6 2 7wt% 水性粘合劑LA132 2 6wt% ; 其中，水的質(zhì)量為所述固體干料總質(zhì)量的6(T80wt %。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種磷酸鐵鋰電池正極漿料、正極、磷酸鐵鋰電池，該漿料包括磷酸鐵鋰、碳納米管和聚乙烯吡咯烷酮。本發(fā)明提供的磷酸鐵鋰電池正極漿料使用了聚乙烯吡咯烷酮作為正極導(dǎo)電劑碳納米管的分散劑，可以有效的分散碳納米管，從而制得性能優(yōu)異的正極漿料。包括使用該漿料制得的電池正極的磷酸鐵鋰電池具有優(yōu)異的倍率性能，提高了充放電的電池容量，大大降低了電池在大電流放電過程中的溫度升高值，提高了電池的放電平臺。
文檔編號H01M10/0525GK102881899SQ20121035840
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月24日
發(fā)明者王建 申請人:奇瑞汽車股份有限公司