一种磷酸铁锂涂覆隔膜及其制备方法与流程

本发明涉及锂离子电池，具体涉及一种磷酸铁锂涂覆隔膜及其制备方法。

背景技术：

1、锂离子电池自商业化以来，以其寿命长、比容量大、无记忆效应等优点，获得了广泛应用。在动力及储能电池领域，以往对锂离子电池的能量密度、循环寿命和安全性关注较多，且相关研究主要集中在–20～+55℃的温度区间内。然而，实际上目前市场上大多数锂离子电池的使用温度范围仍仅限制在0-45℃区间。一旦温度超过这个区间，寿命和容量就会大打折扣，特别是在低温区域，电池寿命和容量衰减表现的尤为明显。

2、以磷酸铁锂为正极的锂离子电池，其性能在低温下劣化尤为明显，这主要是因为磷酸铁锂材料在低温环境下本身离子和电子导电性差，低温环境下极化较大，从而降低电池容量及功率。目前主要通过细化磷酸铁锂材料的晶粒以及表面修饰来提升离子和电子电导，但这些处理方式会影响材料的压实密度和高温性能，难以实现综合性能的提升。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种磷酸铁锂涂覆隔膜及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

3、在本发明的第一方面，公开了一种磷酸铁锂涂覆隔膜。

4、具体地说，该磷酸铁锂涂覆隔膜，包括隔膜基体以及涂覆在所述隔膜基体一侧表面的隔膜涂层；所述隔膜涂层为磷酸铁锂涂层，所述磷酸铁锂涂层包括粘结剂、导电剂以及磷酸铁锂颗粒。

5、进一步的，所述磷酸铁锂涂层由液体浆料均匀涂覆在隔膜基体上经烘干而成，所述磷酸铁锂涂层的厚度为5～30μm。

6、所述液体浆料由磷酸铁锂浆料和粘结剂浆料均匀混合而成，所述液体浆料中磷酸铁锂与粘结剂的质量比为30：(1-8)。

7、进一步的，所述磷酸铁锂浆料由磷酸铁锂颗粒、水、导电剂、增稠剂和表面活性剂按一定比例混合而成；

8、所述粘结剂浆料由粘结剂、水、增稠剂和表面活性剂按一定比例混合而成。

9、进一步的，所述磷酸铁锂颗粒的粒度d50为0.8～3μm；

10、所述粘结剂的粒度d50为4～12μm。

11、进一步的，所述粘结剂为pvdf、pmma、paa中的任意一种或多种的组合；

12、所述导电剂为导电炭黑、碳纳米管、石墨烯中任意一种或多种的组合；

13、所述增稠剂为cmc或者pva；

14、所述表面活性剂为脂肪酸类。

15、进一步的，所述磷酸铁锂颗粒为低温型磷酸铁锂；

16、所述导电剂与磷酸铁锂的质量比大于3％。

17、进一步的，所述隔膜基体为pp膜、pe膜或陶瓷涂覆隔膜中的任意一种；

18、所述隔膜基体的厚度为7～20μm。

19、进一步的，所述磷酸铁锂涂覆隔膜，用于制备电池卷芯时，其磷酸铁锂涂层正对磷酸铁锂正极侧。

20、进一步的，所述磷酸铁锂涂层与磷酸铁锂正极极片通过热压的方式紧密连接。

21、在本发明的第二方面，公开了一种上述磷酸铁锂涂覆隔膜的制备方法。

22、具体地说，该制备方法包括以下步骤：

23、s1、制备磷酸铁锂浆料；

24、s2、制备粘结剂浆料；

25、s3、制备涂层浆料，取一定量的磷酸铁锂浆料和粘结剂浆料，搅拌均匀得到涂层浆料；

26、s4、涂覆隔膜制备，将涂层浆料涂覆在在隔膜基材表面，烘干后得到磷酸铁锂涂覆隔膜。

27、进一步的，所述制备磷酸铁锂浆料，包括：

28、向一定量的去离子水中加入一定量的导电炭黑、脂肪酸类分散剂、增稠剂、磷酸铁锂颗粒，采用砂磨的方式搅拌一定时间，混合均匀得到磷酸铁锂浆料。

29、进一步的，所述制备粘结剂浆料，包括：

30、向一定量的去离子水中加入一定量的粘结剂pvdf、脂肪酸类分散剂、增稠剂，采用砂磨的方式搅拌一定时间，混合均匀得到粘接剂浆料；

31、进一步的，所述涂覆隔膜制备，将涂层浆料涂覆在在隔膜基材表面，烘干后得到磷酸铁锂涂覆隔膜，包括：

32、在隔膜基材表面一侧，通过微凹版辊涂的方式将所述涂层浆料涂布在隔膜基材表面，再经过烘箱干燥，得到磷酸铁锂涂覆隔膜。

33、和现有技术相比，本发明的优点为：

34、(1)本发明创新性地提出了在隔膜表面涂覆磷酸铁锂材料，并通过涂层中粘结剂的粘结效果，将涂层进一步与磷酸铁锂正极材料粘附在在一起。现有技术隔膜与正极极片通过胶层通过面接触复合在一起，而本发明中隔膜基体与磷酸铁锂图层是通过点接触连接的，能够降低体系的接触阻抗。

35、(2)本发明所述的磷酸铁锂涂层，能够便利的通过调控涂层中磷酸铁锂材料的特性以及导电剂的使用，来调控电池的性能。本发明通过调控涂层中磷酸铁锂材料和导电剂的种类和用量，实现了磷酸铁锂低温性能的提升。

技术特征：

1.一种磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，包括隔膜基体(1)以及涂覆在所述隔膜基体(1)一侧表面的隔膜涂层(5)；

2.根据权利要求1所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

4.根据权利要求3述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

9.根据权利要求8所述的磷酸铁锂涂覆隔膜，其特征在于，

10.根据权利要求1～9任意一项所述的磷酸铁锂涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的磷酸铁锂涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，

12.根据权利要求10所述的磷酸铁锂涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，

13.根据权利要求10所述的磷酸铁锂涂覆隔膜的制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及一种磷酸铁锂涂覆隔膜及其制备方法。该磷酸铁锂涂覆隔膜，包括隔膜基体以及涂覆在所述隔膜基体一侧表面的隔膜涂层；所述隔膜涂层为磷酸铁锂涂层。本发明创新性地提出了在隔膜表面涂覆磷酸铁锂材料，并通过涂层中粘结剂的粘结效果，将涂层进一步与磷酸铁锂正极材料粘附在在一起，降低体系的接触阻抗。本发明所述的磷酸铁锂涂层，能够便利的通过调控涂层中磷酸铁锂材料的特性以及导电剂的使用，来调控电池的性能。本发明通过调控涂层中磷酸铁锂材料和导电剂的种类和用量，实现了磷酸铁锂低温性能的提升。

技术研发人员：欧阳浩淼,李新峰,周皖岳
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17