专利名称：一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺及其锂离子电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锂离子电池制造领域，尤其是涉及一种正极磷酸亚铁锂材料的涂 布工艺及其锂离子电池。
背景技术：
目前，用于便携式电动工具、电动马达、航模等需要高倍率放电的电池大多为镍镉 电池所垄断，但由于该类电池使用了含有毒性的镉，对环境有严重的污染，另外《关于在电 子电气设备中禁止使用某些有害物质指令》(R0HS指令)的实施，要求投放欧盟市场的电气 和电子产品不得含有铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴联苯醚六种有害物质，所以世界各 国正在逐步淘汰镍镉电池的生产和使用。锂离子电池以电压高、重量轻、寿命长且无污染成 为镍镉电池的首选替代品。从锂离子电池的主要正极材料综合来看其高倍率放电时的性 能，钴酸锂，镍钴锰酸锂的安全性能不过关，锰酸锂的高温性能不过关；从安全性和高温寿 命角度来看最能适用的目前只有磷酸亚铁锂材料，但其密度小、颗粒小，比表面积很大，导 致其与集流体铝箔的粘接性能较差，这无疑影响了其高倍率放电性能和使用寿命，解决磷 酸亚铁锂材料的涂布粘接性能，制造出性能优良的适宜大倍率放电的锂离子电池成为燃眉
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发明内容
本发明主要目的是解决磷酸亚铁锂材料与集流体铝箔粘接不牢的问题，提供一种 正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺。本发明的另一个目的是采用上述工艺制造出一种性能优良的适宜大倍率放电的 锂离子电池。本发明解决上述技术问题所采用的方法为一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工 艺1)先在集流体铝箔两面各涂一层以LixNiyCozMn凡O2 (其中0. 9彡χ彡1. 2， 0. 3彡y彡0. 6，0. 1彡ζ彡0. 6，0彡ρ彡0. 5，0彡q彡0. 05，M为Mg，Al等)为活性物质 的混合浆料，烘干；其混合浆料的重量比例分别为活性物质粘结剂导电剂添加剂= (94-96) (3-2) (3-2) (0-0. 01)，溶剂为有机溶剂；这种材料的比表面积小，密度大， 粒度适中，易于涂布，与集流体铝箔粘接牢固，并且该材料的放电平台与磷酸亚铁锂材料的 放电平台最为接近。2)在此基础之上再涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性物质的混合浆料， 烘干；其混合浆料的重量比例分别为活性物质粘结剂导电剂添加剂= (90-92) (7-4) (3-4) (0_0· 01)，溶剂为有机溶剂；这种分层涂布使得磷酸亚铁锂材 料通过与第一层材料的粘接再与集流体铝箔导通，这样磷酸亚铁锂材料就能实现更好地粘 结，避免了因磷酸亚铁锂材料密度小、比表面积大而与集流体铝箔粘结效果不良造成的极 片大量掉料现象，降低了电池的内阻和电化学极化，大大提高了电池的倍率放电性能和循
3环寿命。作为优选，所述LixNiyCozMnpMtlO2混合浆料单面涂层厚度应控制在20_50微米；磷 酸亚铁锂混合浆料单面涂层控制在80-150微米。作为优选，所述正电极整体压实体密度处于1. 9-2. 2g/cm3。作为优选，所述正电极压实厚度180士2微米。作为优选，所述所述负电极压实厚度为94士2微米。应用于上述磷酸亚铁锂材料的涂布工艺生产的一种适合大倍率放电圆柱型 铝壳锂离子电池包括正极、负极、壳体，其特征在于在集流体铝箔两面各涂有一层 LixNiyCozMnpMtlO，烘干；再涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性物质的混合浆料，烘干、滚压作为 正极；在铜箔上涂以人造石墨为活性物质的混合浆料，烘干、滚压负电极；以圆柱形铝壳为 壳体，并辅以PP、PE复合隔膜、有机电解液制作可大倍率放电的锂离子电池电芯。作为优选，负电极采用铜带连接负电极与壳体负极端子，以降低内阻，减小电池在 倍率放电时产生的热量。作为优选，壳体采用铝壳，减轻电池的重量，提升电池重量比能量。因此，本发明一种磷酸亚铁锂材料的涂布工艺及其所制作的大倍率放电圆柱型铝 壳锂离子电池带来的有益效果是解决了磷酸亚铁锂材料与集流体铝箔粘接不好而产生的 掉料现象，可以生产出高品质倍率型锂离子电池，工艺简单可靠。
附图1是本发明一种磷酸亚铁锂材料的涂布示意图；附图2是本发明锂离子电池正电极极片示意图；附图3是本发明锂离子电池负电极极耳示意图；附图4是本发明锂离子电池外观示意具体实施例方式下面结合附图对本发明实施例进行详细说明。
实施例以18650铝壳倍率型锂离子电池为例1)在18微米铝箔1上涂覆一层以LiNi1/3COl/3Mni/3A102为活性物质的混合浆料2， 涂覆厚度22 士 2微米，烘干。混合浆料2配比为LiNiv3Co1Z3Mn1Z3AlO2 PVDF(HSV900) C-B (V7)草酸=96 2 2 0.008，溶剂为NMP (N-甲基吡咯烷酮)；2)在LiNi1/3COl/3Mni/3A102的表面再涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性 物质的混合浆料3，涂覆厚度100士2微米(单面)，烘干。混合浆料3的比例为 LiFePO4 PVDF (HSV900) S-P 草酸=90 7 3 0. 01，溶剂为 NMP (N-甲基吡咯烷 酮)，见图一。3)用辊压机将正电极压实至厚度为180士2微米(双面)，将正电极裁切成宽度 55士0. 2毫米，长度660士 1毫米的极片5，用超声焊焊接铝带引线4两条，见图二。4)在10微米压延铜箔上涂覆一层以人造石墨为活性物质的混合浆 料，涂覆厚度75士2微米(单面)，烘干作为负极。混合浆料配比为C(人造石 墨)PVDF (HSV900) S-P 草酸=96 3 1 0. 008，溶剂为 NMP (N-甲基吡咯烷酮)。
4或混合浆料配比为C(人造石墨)CMC SBR(以固含量计)S-P = 96 1 2 1， 溶剂为去离子水；5)用辊压机将负电极压实至厚度为94士2微米(双面)，将负电极裁切成宽度 57士0. 2毫米，长度712士 1毫米的极片6，用铆焊机焊接铜带引线7两条，见图三。6)采用宇部20微米(厚)*60毫米(宽)隔膜卷绕，卷绕使用半自动卷绕机，卷针 直径3. 0毫米；7)将卷芯装入18650圆柱形铝壳8，用超声焊焊接正极耳，高能储能电阻焊焊接负 极耳；8)用激光焊焊接上下盖板，干燥，注电解液5. 5士0. 1克，电解液为LiPF6(IMol)/ EC-DMC-EMC+VC有机电解液，充电，封孔9，电池制作完成，见图四。9)该电池的倍率放电性能表如下
权利要求
一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，包括集流体铝箔和涂层，其特征在于1)先在所述集流体铝箔(1)两面各涂一层以LixNiyCozMnpMqO2(其中0.9≤x≤1.2，0.3≤y≤0.6，0.1≤z≤0.6，0≤p≤0.5，0≤q≤0.05，M为Mg，Al等)为活性物质的混合浆料(2)，烘干。2)再在1)的基础之上涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性物质的混合浆料(3)，烘干。
2.根据权利要求1所述的一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，其特征 在于所述混合浆料⑵的重量比例为活性物质粘结剂导电剂添加剂= (94-96) (3-2) (3-2) (0-0· 01)，溶剂为有机溶剂。
3.根据权利要求2所述的一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，其特征在于所述混 合浆料(2)单面涂层厚度控制在20-50微米。
4.根据权利要求1所述的一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，其特征 在于所述混合浆料(3)的重量比例为活性物质粘结剂导电剂添加剂= (90-92) (7-4) (3-4) (0-0· 01)，溶剂为有机溶剂。
5.根据权利要求4所述的一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，其特征在于所述混 合浆料(3)单面涂层厚度控制在80-150微米。
6.根据权利要求1所述的一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺，其特征在于所述烘 干后的正电极实施滚压，压实密度为1. 9-2. 2g/cm3。
7.应用权利要求1制造的一种圆柱型铝壳锂离子电池包括正电极、负电极、壳体，其 特征在于正电极为集流体铝箔两面各涂有一层LiXNiyCOZMnpMq02为活性物质的混合浆 料(2)，烘干；再涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性物质的混合浆料(3)，烘干；负电极为集流 体铜箔上涂以人造石墨为活性物质的混合浆料，烘干；
8.根据权利要求7所述的一种圆柱型铝壳锂离子电池，其特征在于所述正电极压实 厚度180 士 2微米；负电极压实厚度为94士 2微米。
9.根据权利要求7所述的一种圆柱型铝壳锂离子电池，其特征在于所述负电极采用 铜带连接负电极与壳体负极端子。
10.根据权利要求7所述的一种圆柱型铝壳锂离子电池，其特征在于所述壳体为圆柱 形铝壳。
全文摘要
本发明公开的是一种正极磷酸亚铁锂材料的涂布工艺及其锂离子电池先在集流体铝箔上涂一层以LixNiyCozMnpMqO2为活性物质的混合浆料，烘干；在此基础之上再涂一层以磷酸亚铁锂材料为活性物质的混合浆料，烘干；应用于上述磷酸亚铁锂材料的涂布工艺生产的一种适合大倍率放电圆柱型铝壳锂离子电池非常有益的是，解决了磷酸亚铁锂材料与集流体铝箔粘接不好而产生的掉料现象，可以生产出高品质倍率型锂离子电池，工艺简单可靠。
文档编号H01M2/26GK101934269SQ20091030393
公开日2011年1月5日 申请日期2009年7月2日 优先权日2009年7月2日
发明者姚宇均, 席敏杰, 曹长河, 潘美姿, 王从伟 申请人:宁波维科电池有限公司