阅读说明：本技术 一种磷酸铁锂锂离子电池正极片制备方法 (Preparation method of lithium iron phosphate lithium ion battery positive plate ) 是由 罗明 杨庆亨 胡学平 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种磷酸铁锂锂离子电池正极片,包括电池正极集流体以及依次涂覆于集流体外的内涂覆层以及外涂覆层；所述内涂覆层由以下质量百分比的组分组成,96.7％LiFePO<Sub>4</Sub>,1.5％导电炭黑以及1.8聚偏氟乙烯,其中LiFePO<Sub>4</Sub>粒径D50为1.18±0.1μm；所述外涂覆层由以下质量百分比的组分组成,95.2％LiFePO<Sub>4</Sub>,3％导电剂以及1.8％聚偏氟乙烯,其中LiFePO<Sub>4</Sub>粒径D50为0.98±0.1μm,导电剂为导电炭黑、科琴黑以及碳纳米管的混合物,其中导电炭黑、科琴黑和碳纳米管的质量比为4:1:1；聚偏氟乙烯分子量在100万至200万之间；所述电池正极集流体为厚度为8μm的铝箔。本发明通过分层涂布、多次辊压的方法提高锂离子电池内部电子及离子传输速率,降低电池内部阻抗,制备方法简易。(The invention provides a lithium iron phosphate lithium ion battery positive plate, which comprises a battery positive current collector, an inner coating layer and an outer coating layer, wherein the inner coating layer and the outer coating layer are sequentially coated outside the current collector; the inner coating layer consists of 96.7 mass percent of LiFePO 4 1.5% of conductive carbon black and 1.8% of polyvinylidene fluoride, wherein the material is LiFePO 4 The grain diameter D50 is 1.18 +/-0.1 mu m; the outer coating layer consists of the following components in percentage by mass, 95.2% of LiFePO 4 3% of conductive agent and 1.8% of polyvinylidene fluoride, wherein the material is LiFePO 4 The particle diameter D50 is 0.98 + -0.1 μm, and the conductive agent is a mixture of conductive carbon black, Ketjen black and carbon nanotube, wherein the mass ratio of conductive carbon black, Ketjen black and carbon nanotubeIs 4:1: 1; the molecular weight of the polyvinylidene fluoride is between 100 and 200 ten thousand; the current collector of the battery anode is an aluminum foil with the thickness of 8 mu m. According to the invention, the transmission rate of electrons and ions in the lithium ion battery is improved by means of layered coating and multiple rolling, the internal impedance of the battery is reduced, and the preparation method is simple.)

一种磷酸铁锂锂离子电池正极片制备方法

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备领域，尤其涉及一种磷酸铁锂锂离子电池正极片制备方法。

背景技术

锂离子具有高能量密度、重量轻、高电压、环保等优点，因此广泛应用于手机、数码相机、UPS电源以及电动汽车等设备。其中磷酸铁锂电池电压平台稳定、循环性能好、原材料丰富已成为当前最具有发展前景的正极材料。但是磷酸铁锂电池独特的橄榄石型结构，电子及离子传输速率低，且极片在涂布时孔径分布状态较难控制，进行辊压后孔径状态差会进一步加剧电池循环过程中的极化，影响循环性能。对磷酸铁锂电池正极进行相关改性提升电池倍率性能、循环性能的专利文献主要涉及有碳包覆、添加导电剂、材料纳米化等，涉及涂布辊压的提升较为有限。

例如中国专利号CN107742709A公开了一种磷酸铁锂正极片的制备方法，集流体上活性材料分为两层：第一活性层以及涂覆于第一活性层的第二活性层；所述第一活性层包含为7.5份SP，82.5磷酸铁锂，10份聚偏氟乙烯，第二活性层包含2.5份SP，87.5份磷酸铁锂，10份聚偏氟乙烯；所得磷酸铁锂正极片倍率性能得到明显改善，但加入了大量的导电剂与粘结剂导致极片活性物质含量下降，降低了电池能量密度，提高了应用成本。

中国专利号CN109546080A公开了一种镍钴铝酸锂电池正极片的制备方法，集流体上活性材料分为两层：第一涂覆层以及涂覆于第一涂覆层的第二涂覆层，第一涂覆层包含97份镍钴铝酸锂，2份碳纳米管，1份聚偏氟乙烯，第二涂覆层97份镍钴铝酸锂，2份导电炭黑，1份聚偏氟乙烯；所得锂离子电池电池倍率性能以及前50周容量保持率均得到了提升，但此方法仅限于导电剂的替换，对涂覆层极片孔径分布未进行改善。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种磷酸铁锂锂离子电池正极片制备方法，通过分层涂布、多次辊压的方法提高锂离子电池内部电子及离子传输速率，降低电池内部阻抗，制备方法简易。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种磷酸铁锂锂离子电池正极片包括电池正极集流体以及依次涂覆于集流体外的内涂覆层以及外涂覆层；所述内涂覆层由以下质量百分比的组分组成，96.7％LiFePO₄，1.5％导电炭黑以及1.8聚偏氟乙烯，其中LiFePO₄粒径D50为1.18±0.1μm；所述外涂覆层由以下质量百分比的组分组成，95.2％LiFePO₄，3％导电剂以及1.8％聚偏氟乙烯，其中LiFePO₄粒径D50为0.98±0.1μm，导电剂为导电炭黑、科琴黑以及碳纳米管的混合物，其中导电炭黑、科琴黑和碳纳米管的质量比为4:1:1；聚偏氟乙烯分子量在100万至200万之间；所述电池正极集流体为厚度为8μm的铝箔。

一种磷酸铁锂锂离子电池正极片的制备方法，包括以下步骤：

S1、将内涂覆层以及外涂覆层所需浆料按照配方比例分别加入搅拌器中，均匀浆分散调节至粘度3000～5000mPa.s；

S2、将S1中所得的内涂覆层浆料涂覆于集流体表面，正极浆料涂覆面密度为23.4±0.2mg/cm²，100℃烘烤20min形成正极内涂覆层，进行辊压得到一次辊压正极片；一次辊压极片压实密度为2.3±0.1g/cm³，厚度为厚度为124±2μm；

S3、在S2中所得一次辊压正极片上涂布外涂覆层浆料，外涂覆层面密度为10±0.2mg/cm²，105℃烘烤30min形成正极外涂覆层，辊压后得锂离子电池正极片，极片压实密度为2.35±0.1g/cm³。辊压后极片厚度为159±2μm。

进一步地，所述内涂覆层由以下质量百分比的组分组成，96.7％LiFePO₄，1.5％导电炭黑以及1.8聚偏氟乙烯，其中LiFePO₄粒径D50为1.18±0.1μm；所述外涂覆层由以下质量百分比的组分组成，95.2％LiFePO₄，3％导电剂以及1.8％聚偏氟乙烯，其中LiFePO₄粒径D50为0.98±0.1μm，导电剂为导电炭黑、科琴黑以及碳纳米管的混合物；聚偏氟乙烯分子量在100万至200万之间；所述电池正极集流体为厚度为8μm的铝箔。

进一步地，所述S1中采用N-甲基吡咯烷酮进行匀浆分散调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

(1)制备方法简单，可有效地提高电池放电容量。

(2)可有效地提高电池放电效率。

(3)对极片内部孔径进行控制，明显地降低了电池内部锂离子传递阻抗。

(4)明显地降低了电池直流内阻，可改善电池的循环稳定性能。

附图说明

参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：

图1为实施例正极片截面示意图。

图2为实施例与对比例常温25℃、频率0.01-4000Hz下的交流阻抗图。

图3为实施例与对比例-20℃、频率0.002-4000Hz下的交流阻抗图。

图4为实施例与对比例常温下的放电直流内阻测试图。

图5为实施例与对比例常温下的充电直流内阻测试图。

图中标号：1-正极集流体，2-内涂覆层，3-外涂覆层。

具体实施方式

容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。

实施例

称取安达(行业商标)LiFePO₄活性物质15.0kg，导电炭黑0.155kg以及聚偏氟乙烯0.279kg，将上述组分加入搅拌器中，加入N-甲基吡咯烷酮匀浆分散调节至粘度4000mPa.s得内涂覆层浆料备用；

称取德方(行业商标)LiFePO₄活性物质8.0kg，0.168kg导电石墨，0.042kg科琴黑，0.042kg碳纳米管，0.151kg聚偏氟乙烯，加入加入N-甲基吡咯烷酮匀浆分散调节至粘度4500mPa.s得外涂覆层浆料备用；

其中安达(行业商标)LiFePO₄粒径大于德方(行业商标)LiFePO₄

将上述内涂覆层浆料涂覆于8μm的铝箔表面，涂覆面密度为23.4mg/cm²；100℃烘烤20min形成正极内涂覆层，进行辊压得到一次辊压正极片，一次辊压极片压实密度为2.3g/cm³，厚度为124μm，待用；

在所得一次辊压正极片上涂布外涂覆层浆料，外涂覆层面密度为10mg/cm²，105℃烘烤30min形成正极外涂覆层，辊压后得锂离子电池正极片，极片压实密度为2.35g/cm³，辊压后极片厚度为159μm。

对比例

取上述实施例中配置好的内涂覆层、外涂覆层浆料备用；

将内涂覆层浆料、外涂覆层浆料按照7:3比例进行混合分散，得到混合浆料备用；

将混合浆料涂敷在正极集流体上，涂覆面密度为33.4mg/cm²；105℃烘烤30min后辊压；极片压实密度为2.35g/cm³。得到对比例锂离子电池正极片。

将上述实施例与对比例锂离子电池正极片按照相同工艺组装成成品电池。对其容量、效率、交流阻抗、直流内阻分别进行测试。

实施例与对比例在常温25℃、0.5C的首次放电容量及效率如下表1所示，

表1.实施例与对比例的首次放电容量、效率

由上表可以看出实施例中电池的容量、效率明显高于对比例。

由图2可得，实施例的欧姆阻抗、电荷转移阻抗低于对比例，这有利于降低电池的极化，提升循环稳定性能。

由图3可得，实施例的欧姆阻抗、电荷转移阻抗明显低于对比例，这说明在低温下实施例的内部阻抗较小，低温性能得到提升。

实施例与对比例常温下的直流内阻测试结果如下表2所示，

表2.实施例与对比例常温下的直流内阻测试结果

	充电直流内阻(mΩ)	放电直流内阻(mΩ)
			实施组	14.32	11.65
对照组	15.57	12.81

由表2、图4以及图5可得，实施例的充放电直流内阻均小于对比例，电池的倍率性能得到了改善。

本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。