鬼佬大哥大
  • / 5
  • 下載費用:30 金幣  

一種磷酸鐵鋰正極的制造方法.pdf

關 鍵 詞:
一種 磷酸 正極 制造 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201110424957.5

申請日:

2011.12.16

公開號:

CN102610797B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 專利權的轉移IPC(主分類):H01M 4/1397登記生效日:20171218變更事項:專利權人變更前權利人:北京鼎能開源電池科技股份有限公司變更后權利人:固安鋒行科技有限公司變更事項:地址變更前權利人:100007 北京市東城區安定門東大街28號A710變更后權利人:065500 河北省廊坊市固安縣工業園區南區正興街7號|||授權|||著錄事項變更IPC(主分類):H01M 4/1397變更事項:申請人變更前:北京鼎能開源電池科技有限公司變更后:北京鼎能開源電池科技股份有限公司變更事項:地址變更前:100007 北京市東城區安定門東大街28號A710變更后:100007 北京市東城區安定門東大街28號A710|||實質審查的生效IPC(主分類):H01M 4/1397申請日:20111216|||專利申請權的轉移IPC(主分類):H01M 4/1397變更事項:申請人變更前權利人:北京聯飛翔科技股份有限公司變更后權利人:北京鼎能開源電池科技有限公司變更事項:地址變更前權利人:100007 北京市東城區安定門東大街28號A710變更后權利人:100007 北京市東城區安定門東大街28號A710變更事項:共同申請人變更前權利人:北京鼎能開源電池科技有限公司登記生效日:20120703|||公開
IPC分類號: H01M4/1397(2010.01)I 主分類號: H01M4/1397
申請人: 北京鼎能開源電池科技股份有限公司
發明人: 劉登科; 鄭淑芬; 崔正朔; 劉宇
地址: 100007 北京市東城區安定門東大街28號A710
優先權:
專利代理機構: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002 代理人: 王朋飛;王加嶺
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201110424957.5

授權公告號:

|||102610797B||||||||||||

法律狀態公告日:

2018.01.05|||2015.01.28|||2012.11.28|||2012.09.26|||2012.08.08|||2012.07.25

法律狀態類型:

專利申請權、專利權的轉移|||授權|||著錄事項變更|||實質審查的生效|||專利申請權、專利權的轉移|||公開

摘要

一種磷酸鐵鋰正極的制造方法,包括以下步驟:向羧甲基纖維素的水溶液中加入聚四氟乙烯乳液,攪拌后加入磷酸鐵鋰和導電劑,再次攪拌后加入水形成漿料,所述漿料經涂布后成型,經干燥后,在惰性氣氛下燒結,并經過輥壓機壓實。使用本發明提出的制造方法,可以利用水溶液體系制造電池正極,避免了NMP對環境的污染和人體的危害,增加了電池的體積比能量。

權利要求書

1.一種磷酸鐵鋰正極的制造方法,包括以下步驟:向羧甲基纖
維素的水溶液中加入聚四氟乙烯乳液,攪拌后加入磷酸鐵鋰和導電
劑,再次攪拌后加入水形成漿料,所述漿料經涂布后成型,然后干燥。
2.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在于,
所述羧甲基纖維素水溶液占漿料總質量的15~40%;所述的聚四氟乙
烯乳液中聚四氟乙烯的質量占漿料總質量的0.2%~21%;所述導電劑
質量占漿料總質量的0.3~0.8%;所述磷酸鐵鋰質量占漿料總質量的
21~76%;所述的加入水的質量占漿料總質量的4~35%。
3.如權利要求1或2所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在
于,所述羧甲基纖維素的水溶液是質量比為1∶20~120的羧甲基纖維素
和水混合并攪拌而得,攪拌的時間為2~10小時;所述聚四氟乙烯乳液
是聚四氟乙烯分散于水的乳液,質量濃度為10~65%。
4.如權利要求1或2所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在
于,所述導電劑選自導電石墨、乙炔黑、超級導電炭黑、石墨烯或碳
納米管中的一種。
5.如權利要求1或2所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在
于,所述水是電子級超純水。
6.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在于,
加入所述聚四氟乙烯乳液后攪拌0.5~5小時,攪拌的速度為1000-20000
轉/分鐘;加入所述磷酸鐵鋰和導電材料后再次攪拌2~8小時,攪拌的
速度為1000-20000轉/分鐘。
7.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在于,
所述的干燥分兩個階段,第一階段干燥的溫度為85~130℃,第二階段
干燥有惰性氣體或氮氣保護,干燥的溫度為250~300℃。
8.如權利要求7所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在于,
所述的第二階段干燥之后溫度下降至100℃以下,溫度下降的階段也
有惰性氣體或氮氣保護。
9.如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的制造方法,其特征在于,
干燥后的磷酸鐵鋰正極還要用輥壓機壓實。
10.包含如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的鋰離子電池。

說明書

一種磷酸鐵鋰正極的制造方法

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池用正極的制造工藝,具體地說是磷酸
鐵鋰正極的制造方法。

背景技術

磷酸鐵鋰電池由于具有安全性好、性能優異、資源豐富、平臺穩
定等優點,近年來生產規模發展迅速,已經成為國內重要的支柱產業。
磷酸鐵鋰材料是磷酸鐵鋰電池的核心。國內外目前大部分磷酸鐵鋰
廠家都是采用油性體系:一般采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)做溶劑,
PVDF(聚偏氟乙烯)做為粘劑,超級導電碳黑(Super?P)、乙炔黑、
導電石墨作為導電劑,磷酸鐵鋰作為主要活性物質,經過高速分散后
形成懸濁液,然后用涂布機涂覆在鋁箔上,再經烘烤、輥壓、分切制
成極片。

以上的過程中存在不少問題,首先是PVDF和NMP成本很高,且
主要的高品質PVDF生產廠家都是國外的,對我國產業發展的安全不
利;其次,NMP對人體有一定的毒性,揮發的蒸氣會造成職業危害。
另外,以上體系需要避免水分影響,廠家需要建設干燥廠房,也大大
增加了生產成本和工藝控制難度。特別需要說明的是,油性體系需要
的操作環境和工藝非常嚴格,非常容易出現掉粉、脫落、露箔等缺陷。

很多研究者在研究利用水體系制造正極極片,可以大幅度降低成
本,并改善加工性。本發明提出一種利用低成本的水溶液體系制造正
極漿料,探討正極制造體系的低成本途徑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是:提供一種利用低成本的水體系制
造磷酸鐵鋰正極的制造方法,實現磷酸鐵鋰正極制造的低成本和高可
靠性。

具體技術方案:

一種磷酸鐵鋰正極的制造方法,包括以下步驟:向羧甲基纖維素
(CMC,又稱羧甲基纖維素鈉或羧甲基纖維素鈉鹽)的水溶液中加
入聚四氟乙烯(PTFE)乳液,攪拌后加入磷酸鐵鋰和導電劑,再次
攪拌后加入水形成漿料,所述漿料經涂布后成型制成片狀材料,然后
干燥。

其中,羧甲基纖維素水溶液占漿料總質量的15~40%;所加入的
聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯以干基計的質量占漿料總質量的
0.2%~21%;導電劑質量占漿料總質量的0.3~0.8%;磷酸鐵鋰質量占
漿料總質量的21~76%;所述的加入水的質量占漿料總質量的4~35%。

其中,所述羧甲基纖維素的水溶液是質量比為1∶20~120的羧甲基
纖維素和水混合并攪拌而得,攪拌的時間為2~10小時;所述聚四氟乙
烯乳液是聚四氟乙烯分散于水的乳液,質量濃度為10~65%。

其中,所述導電劑選自導電石墨、乙炔黑、超級導電炭黑、石墨
烯或碳納米管中的一種。

其中,所述水是電子級超純水。

其中,加入所述聚四氟乙烯乳液后攪拌0.5~5小時,攪拌的速度
為1000-20000轉/分鐘;加入所述磷酸鐵鋰和導電材料后再次攪拌2~8
小時,攪拌的速度為1000-20000轉/分鐘。

其中,所述的干燥分兩個階段,第一階段干燥的溫度為85~130
℃,第二階段干燥有惰性氣體或氮氣保護,干燥的溫度為250~300℃。

其中,所述的第二階段干燥之后溫度下降至100℃以下,溫度下
降的階段也有惰性氣體或氮氣保護。

其中,干燥后的磷酸鐵鋰正極還要用輥壓機壓實。

包含如權利要求1所述的磷酸鐵鋰正極的鋰離子電池。

本發明的優良效果在于:

使用本發明提出的制造方法,可以利用水溶液體系制造電池極
片,避免了NMP對環境的污染和人體的危害,增加電池了的體積比能
量。利用本技術制造的18650型電池(直徑18mm,長65mm圓柱形電
池),可以將電池容量從目前的1400mAh提高到2000mAh,且具有優
良的循環性能,電池放電倍率可以從5C提高到20~30C,大幅度提高
了電池的性能。

具體實施方式

以下實施例用于說明本發明,但不用來限制本發明的范圍。

實施例1

將35公斤的純凈水加入打漿設備中,首先加入0.3公斤電池級
的CMC,然后以1000轉/分鐘的速度攪拌2小時,形成均勻的液體。
然后加入以干基計8.4公斤PTFE,(即PTFE分散于水的乳液14公斤,
PTFE的質量濃度60%)再攪拌0.5小時,加入21公斤磷酸鐵鋰和0.3
公斤導電石墨,再攪拌2小時。最后加入水到漿料質量為100公斤。

將該漿料在涂布機上涂布,然后進入烘箱烘干。烘箱分兩段,第
一段是在空氣中干燥,溫度控制在85℃;第二段是帶有氮氣保護裝
置的烘箱,溫度控制在300℃。此段烘干后有冷區段,將極片降低溫
度到90℃。冷卻區需要通入氮氣進行氣氛保護。干燥后的極片收卷,
可以進行后續的輥壓、分切等共序。所得正極極片與碳負極組裝為
18650型鋰離子電池,放電倍率達到20C,初始容量為2000mAh。經
過2000次循環充放電實驗,其容量保持率為95%。

對比例:同樣質量的磷酸鐵鋰和導電劑,用NMP為溶劑,PVDF
為粘結劑,經過高速分散、涂布、干燥、輥壓,得到的正極片組裝電
池,其初始容量為1400mAh。

實施例2

以上成分的1噸漿料制造過程如下:

將160公斤的水加入打漿設備中,再加入8公斤CMC,然后高
速攪拌10小時,攪拌速度為5000轉/分,形成均勻的液體。然后加
入以干基計3公斤PTFE乳液(PTFE分散于水的乳劑,質量濃度為
60%),再攪拌5小時,加入760公斤磷酸鐵鋰和8公斤乙炔黑,再
攪拌8小時。最后加入水到總重為1噸。

將該漿料在涂布機上涂布,然后進入烘箱烘干。烘箱分兩段,第
一段是在空氣中干燥,溫度控制在130℃;第二段是帶有氮氣保護裝
置的烘箱,溫度控制在300℃。此段烘干后有冷區段,將極片降低溫
度到50℃以下。冷卻區也需要通入氮氣進行氣氛保護。干燥后的正
極收卷,可以進行后續的輥壓、分切等工序。

所得正極與碳負極組裝為鋰離子電池,初始容量為1800mAh。

對比例:同樣質量的磷酸鐵鋰和導電材料,用NMP為溶劑,PVDF
為粘結劑,經過高速分散、涂布、干燥、輥壓,得到的正極片組裝電
池,放電倍率達到30C,其初始容量為1450mAh。經過2000次循環
充放電實驗,其容量保持率為96%。

實施例3

將300g的水加入打漿設備中,再加入8g的CMC,然后高速攪
拌3小時,形成均勻的液體。然后加入20g(以干基計)的PTFE(PTFE
分散于水的乳劑,質量濃度為20%),再攪拌1小時,加入364g的磷
酸鐵鋰和8g的超級導電炭黑(Super?P),再攪拌4小時。最后加入
水到總質量為1公斤。

將該漿料在涂布機上涂布,然后進入烘箱烘干。烘箱分兩段,第
一段是在空氣中干燥,溫度控制在105℃;第二段是帶有氬氣保護裝
置的烘箱,溫度控制在280℃。此段烘干后有冷區段,將烘干的正極
降低溫度到80℃。冷卻區也需要通入氬氣進行氣氛保護。干燥后的
正極極片收卷,可以進行后續的輥壓、分切等工序。所得正極與碳負
極組裝為鋰離子電池,充放電倍率35C,初始容量為2050mAh。經
過2000次循環充放電實驗,其容量保持率為96%。

對比例:同樣質量的磷酸鐵鋰和超級導電炭黑,用NMP為溶劑,
PVDF為粘結劑,經過高速分散、涂布、干燥、輥壓,得到的正極片
組裝電池,其初始容量為1410mAh。

關于本文
本文標題:一種磷酸鐵鋰正極的制造方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6420947.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大