一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池及其制备方法与流程

本发明属于锂离子电池，具体涉及到一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池具有高能量密度、高电压、高循环和高工作温度等优点，被广泛应用。正极主材的选择是影响锂离子电池容量和能量的关键因素，磷酸锰铁锂(lmfp)相较于磷酸铁锂(lfp)具有更高的电压平台4.1v，磷酸铁锂电压约为3.4v，两者具有相同的理论克容量170mah/g，因此磷酸锰铁锂的理论能量密度比磷酸铁锂高约20％。磷酸锰铁锂具有低成本、高容量、高安全、循环性能良好且安全无毒的优点，是重要的锂离子电池正极材料。然而在实际应用中，因为磷酸锰铁锂材料的锂离子扩散速率和电导率均低于三元材料和磷酸铁锂，故磷酸锰铁锂倍率充电性能不佳，影响其应用。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池及其制备方法，以解决现有技术存在的磷酸锰铁锂倍率充电性能不佳的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，包括以下步骤：

3、将磷酸锰铁锂与磷酸铁锂混合后，制备成正极主材；

4、将正极主材与第一导电剂混合后加入胶液和溶剂，混匀后刮料，得到第一浆料；

5、于第一浆料中加入第二导电剂、溶剂和分散剂，混匀后得到第二浆料；

6、将所述第二浆料作为正极浆料制备成磷酸锰铁锂复合电池；

7、所述胶液为粘结剂与溶剂的混合物，所述胶液的固含量为5～10％。

8、进一步地，所述磷酸锰铁锂与磷酸铁锂的质量比为7～9:1～3。

9、进一步地，所述磷酸锰铁锂的d50粒径为0.5～1.5μm，所述磷酸铁锂的d50粒径为0.8～1.8μm。

10、进一步地，所述正极主材、第一导电剂、第二导电剂以及粘结剂的质量比为90～98:0.3～1.5:0.3～1.5:0.5～2。

11、进一步地，所述第一导电剂、第二导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯或它们的组合物。

12、进一步地，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇以及丙烯腈多元共聚物中的至少一种。

13、进一步地，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述分散剂为磷酸锰铁锂与磷酸铁锂总质量的0.05～0.3％。

14、进一步地，调节第二浆料的黏度、细度和固含，过筛，制得磷酸锰铁锂复合电池的正极浆料。

15、进一步地，将正极浆料经涂布、辊压、分切、模切、叠片、注液以及预充分容后组装成锂离子电池。

16、第二方面，本发明提供了一种第一方面任一所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法制备得到的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池。。

17、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比至少具有如下优点：

18、本发明提出了一种提升磷酸锰铁锂离子电池倍率性能的方法，即一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，将正极主材磷酸锰铁锂与磷酸铁锂按照一定比例混合，按照正常匀浆工艺进行匀浆，磷酸锰铁锂与磷酸铁锂两种主材粒径接近，两种材料制作的浆料密度接近，浆料密度为1.78±0.5g/ml，浆料均匀，匀浆和涂布不易分层；掺混一定比例的磷酸铁锂材料，磷酸铁锂材料锂离子扩散速率和电导率优于磷酸锰铁锂，能够有效提升磷酸锰铁锂离子电池的倍率充电性能。

技术特征：

1.一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂与磷酸铁锂的质量比为7～9:1～3。

3.根据权利要求1或2所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述磷酸锰铁锂的d50粒径为0.5～1.5μm，所述磷酸铁锂的d50粒径为0.8～1.8μm。

4.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述正极主材、第一导电剂、第二导电剂以及粘结剂的质量比为90～98:0.3～1.5:0.3～1.5:0.5～2。

5.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述第一导电剂、第二导电剂为炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯或它们的组合物。

6.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚丙烯酸、聚四氟乙烯、聚乙烯醇以及丙烯腈多元共聚物中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮，所述分散剂为磷酸锰铁锂与磷酸铁锂总质量的0.05～0.3％。

8.根据权利要求1所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，调节第二浆料的黏度、细度和固含，过筛，制得磷酸锰铁锂复合电池的正极浆料。

9.根据权利要求1或8所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，其特征在于，将正极浆料经涂布、辊压、分切、模切、叠片、注液以及预充分容后组装成锂离子电池。

10.一种根据权利要求1～9任一项所述的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法制备得到的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池。

技术总结
本发明公开了一种高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池及其制备方法，属于锂离子电池技术领域。本发明公开的高倍率性能的磷酸锰铁锂复合电池的制备方法，以磷酸锰铁锂和磷酸铁锂以特定比例互掺后，通过两者接近的粉末粒径和接近的浆料密度，混匀可以有效提升磷酸锰铁锂离子电池的倍率充电性能。

技术研发人员：闫小舍,周永涛,杨允杰
受保护的技术使用者：华鼎国联动力电池有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15