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CN101335366A - 磷酸铁锂高倍率聚合物电池 - Google Patents

磷酸铁锂高倍率聚合物电池 Download PDF

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CN101335366A
CN101335366A CNA2008100296927A CN200810029692A CN101335366A CN 101335366 A CN101335366 A CN 101335366A CN A2008100296927 A CNA2008100296927 A CN A2008100296927A CN 200810029692 A CN200810029692 A CN 200810029692A CN 101335366 A CN101335366 A CN 101335366A
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CN
China
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iron phosphate
lithium iron
polymer battery
positive electrode
phosphate high
Prior art date
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Pending
Application number
CNA2008100296927A
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English (en)
Inventor
李中延
华同祥
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.)
Mcnair Technology Co Ltd
Original Assignee
Mcnair Technology Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mcnair Technology Co Ltd filed Critical Mcnair Technology Co Ltd
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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Abstract

本发明公开一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，包括铝塑膜和电芯，电芯包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液，正极材料包括正极活性物质、导电剂、粘结剂以及正极集流体，正极材料采用磷酸铁锂材料，负极材料包括负极活性物质、导电剂、浆料以及负极集流体，其特征在于：电解液采用凝胶电解液，正极材料、负极材料、隔膜在注入凝胶电解液后通过加热方式进行聚合物凝胶。此磷酸铁锂高倍率聚合物电池具有更佳安全性、倍率性、循环性。

Description

磷酸铁锂高倍率聚合物电池
技术领域
本发明涉及一种锂离子电池，尤其是指一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池。
背景技术
现有锂离子电池的正极材料大部分为钴酸锂材料，采用纯钴酸锂的电池安全性能不高，为提高安全性能，即使是加入电解液添加剂及烘烤隔膜等，也只能在填充密度很小的前提下实施；且纯钴酸锂电池在使用过程中也容易局部析锂，导致循环衰减快，在大电流放电过程中，由于材料粒度的问题以及材料本身特性，造成在放电过程中电化学极化大，同时，由于电池内部无液态电解质的存在，造成Li+在凝胶电解质中迁移速度缓慢、浓度差极化大，电池大电流放电温度高，电池长期在次环境中工作，造成电池循环寿命短，并且，由于钴酸锂材料热稳定性差，存在安全隐患。
发明内容
为解决现有锂离子电池存在之缺陷，本发明的目的在于提供一种具有更佳安全性、倍率性、循环性的磷酸铁锂高倍率聚合物电池。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，包括铝塑膜和电芯，电芯包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液，正极材料包括正极活性物质、导电剂、粘结剂以及正极集流体，正极材料采用磷酸铁锂材料，负极材料包括负极活性物质、导电剂、浆料以及负极集流体，其特征在于：电解液采用凝胶电解液，正极材料、负极材料、隔膜在注入凝胶电解液后通过加热方式进行聚合物凝胶。
所述的正极材料中，正极活性物质采用粒度为D503～6μm的磷酸铁锂材料，导电剂选择导电炭黑、超级导电碳黑(SP)、纳米超长碳纤维(VGCF)、鳞片石墨(KS6)、鳞片石墨(S-0)中的一种、两种或两种以上，粘结剂采用聚偏氟乙烯(PVDF)，正极集流体优选采用厚度为16～30μm的铝箔。
所述的负极材料中，负极活性物质选用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球(MCMB)和硬碳材料中的任意一种、两种或两种以上，导电剂选择导电炭黑、超级导电碳黑(SP)和纳米超长碳纤维(VGCF)中的任意一种、两种或两种以上，浆料采用水性或者油性体系浆料，负极集流体采用厚度为15～25μm的压延铜箔。
所述的隔膜采用厚度为12μm～30μm单层PE或者三层PE-PP-PE(聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯)隔膜。
所述的凝胶电解液采用60～120℃，压力500Kpa～2500Kpa，时间2～60min进行热引发的方式凝胶。
本发明的有益效果为：本发明在正极材料使用磷酸铁锂的情况下，采用正极材料、负极材料及隔膜在注入凝胶电解液后通过加热方式进行聚合物凝胶的方式，使制成的电池电芯内部没有液态电解液存在，电解液是以凝胶形式存在，如此制作的高倍率放电聚合物电池，能够使电池在10C条件下工作，本发明的高倍率放电聚合物磷酸铁锂电池能满足10C/1C≥90％，1C充10C放持续循环500周容量保持率≥85％，具备高安全性、倍率性以及循环性的优点。
附图说明
图1为本发明磷酸铁锂高倍率聚合物电池的充电性能参数表；
图2为本发明磷酸铁锂高倍率聚合物电池的倍率性能参数表；
图3为本发明磷酸铁锂高倍率聚合物电池的循环性能参数表；
图4为本发明的外观结构示意图；
图5为本发明的内部结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图4、图5所示，本发明所述的磷酸铁锂高倍率聚合物电池，包括铝塑膜1和电芯2，电芯2包括正极材料21、负极材料22、隔膜23、凝胶电解液。正极材料21包括正极活性物质、导电剂、粘结剂以及正极集流体，正极活性物质采用粒度为D50 3～6μm磷酸铁锂材料，导电剂选择导电炭黑，粘结剂采用聚偏氟乙烯(PVDF)，正极集流体采用厚度为16～30μm的铝箔。负极材料22包括负极活性物质、导电剂、浆料、负极集流体。负极活性物质选用人造石墨，导电剂选择导电炭黑，浆料采用水性体系浆料，负极集流体优选采用厚度为15～25μm的压延铜箔。隔膜23采用厚度为12～30μm单层PE隔膜。凝胶电解液采用60～120℃，压力500Kpa～2500Kpa，时间2～60min进行热引发的方式凝胶，本发明采用将正极材料、负极材料、隔膜在注入凝胶电解液后通过加热方式进行聚合物凝胶的方法制备高倍率放电聚合物电池。
实施例2～3
结构及制造方法同实施例1，区别在于正极导电剂选择导电炭黑+超级导电碳黑(SP)。
实施例4～5
结构及制造方法同实施例1，区别在于负极活性物质分别选择人造石墨+中间相碳微球(MCMB)、天然石墨+中间相碳微球(MCMB)+硬碳材料；负极导电剂分别选择导电炭黑+超级导电碳黑(SP)、导电炭黑+超级导电碳黑(SP)+纳米超长碳纤维(VGCF)。
实施例6～7
结构及制造方法分别同实施例4～6，区别在于浆料采用油性体系浆料。
实施例8
结构及制造方法分别同实施例1，区别在于隔膜采用厚度为12～30μm的三层PE-PP-PE(聚乙烯-聚丙烯-聚乙烯)隔膜。
根据实施例1～8制备的本发明的高倍率放电聚合物电池，其性能参照图1～3所示，能够使电池在10C条件下工作，本发明的高倍率放电聚合物磷酸铁锂电池能满足10C/1C≥90％，1C充10C放持续循环500周容量保持率≥85％，具备高安全性、倍率性以及循环性的优点。

Claims (10)

1、一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，包括铝塑膜和电芯，电芯包括正极材料、负极材料、隔膜、电解液，正极材料包括正极活性物质、导电剂、粘结剂以及正极集流体，正极材料采用磷酸铁锂材料，负极材料包括负极活性物质、导电剂、浆料以及负极集流体，其特征在于：电解液采用凝胶电解液，正极材料、负极材料、隔膜在注入凝胶电解液后通过加热方式进行聚合物凝胶。
2、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的正极活性物质采用粒度为D503～6μm的磷酸铁锂材料。
3、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的正极材料中，导电剂选择导电炭黑、超级导电碳黑、纳米超长碳纤维、鳞片石墨、鳞片石墨中的一种、两种或两种以上。
4、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的正极材料中，粘结剂采用聚偏氟乙烯。
5、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：正极集流体采用厚度为16～30μm的铝箔。
6、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的负极活性物质选用人造石墨、天然石墨、中间相碳微球和硬碳材料中的任意一种、两种或两种以上。
7、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的负极材料中，导电剂选择导电炭黑、超级导电碳黑、纳米超长碳纤维中的任意一种、两种或两种以上；所述浆料采用水性或者油性体系浆料。
8、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的负极集流体采用厚度为15～25μm的压延铜箔。
9、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的隔膜采用厚度为12μm～30μm单层PE或者三层PE-PP-PE隔膜。
10、如权利要求1所述的一种磷酸铁锂高倍率聚合物电池，其特征在于：所述的凝胶电解液采用60～120℃，压力500Kpa～2500Kpa，时间2～60min进行热引发的方式凝胶。
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