本發明專利技術公開了一種高倍率兼具優良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法。其包括以下步驟：首先用氯化鋰溶液對集流體鋁箔進行預處理，然后將水性粘結劑加入到預先制備好的石墨烯懸浮液中，接著將上述石墨烯懸浮液涂覆到預處理的集流體鋁箔上真空烘干，然后將干燥處理的磷酸鐵鋰按比例與導電劑、粘結劑、溶劑加在一起配制成漿料涂覆到上述烘干后的集流體鋁箔上，最后再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。該方法制作的磷酸鐵鋰正極極片具有很高的倍率性能和極其優良的低溫性能，而且石墨烯用量極少，成本低，適用于工業化生產。
【技術實現步驟摘要】
一種高倍率兼具優良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法
本專利技術涉及一種鋰離子電池正極極片的制作方法，具體是一種高倍率兼具優良低溫性能的磷酸鐵鋰正極極片的制作方法。
技術介紹
磷酸鐵鋰因其安全的橄欖石結構以及原料價廉易得而且環保而大受親睞，被認為是鋰離子電池的理想正極材料之一。可由于磷酸鐵鋰制成電極后其倍率性能和低溫性能不佳而使得其在動力電池領域的應用受到極大的限制目前提高磷酸鐵鋰電極倍率性能和低溫性能的方法有:對磷酸鐵鋰進行摻雜法、磷酸鐵鋰納米化法、磷酸鐵鋰表面覆碳法、磷酸鐵鋰摻納米碳管法、磷酸鐵鋰摻石墨烯法等。其中磷酸鐵鋰摻石墨烯法對磷酸鐵鋰倍率性能的提高最為明顯，但是需要石墨烯的摻入量比較大，這不僅成本高，密度也會大幅降低，造成磷酸鐵鋰電池的能量密度減小。
技術實現思路
本專利技術的所要解決的技術問題是，提供一種磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，通過該方法制成的電極倍率性能高低溫性能優良，擴大磷酸鐵鋰電極在動力電池領域的應用。為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案：1、一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征在于包括下列步驟：（1）集流體鋁箔的預處理步驟：把集流體鋁箔在氯化鋰溶液中浸泡30-60分鐘，然后用清水洗凈再吹干得到預處理后的集流體鋁箔；（2）石墨烯分散步驟：把石墨烯用超聲分散在純水中，制備成濃度為0.3-1.5g/L的石墨烯懸浮液；（3）集流體鋁箔涂覆石墨烯步驟：向步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙烯醇，加入量為懸浮液中石墨烯重量的5-10%，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到步驟（1）得到的預處理后的集流體鋁箔上，再于真空狀態下90-110℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔；（4）磷酸鐵鋰烘烤及涂布步驟：先把磷酸鐵鋰在真空狀態下180-200℃進行干燥處理，然后再與導電劑、粘結劑一起充分分散到溶劑中配制成漿料涂布到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。進一步地，根據權利要求1所述的一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步驟（1）所述的氯化鋰溶液的質量百分比濃度為10-30%。進一步地，根據權利要求1或2所述的一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步驟（3）中涂覆在集流體鋁箔表面上石墨烯的單面厚度為1-10微米。進一步地，根據權利要求1或2所述的一種高倍率磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步驟（4）中所述磷酸鐵鋰進行干燥處理至含水量小于0.025%。進一步地，根據權利要求1所述的一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步驟（4）中所述的磷酸鐵鋰、導電劑、粘結劑和溶劑的比例是質量比為90：5：5：150。更進一步地，根據權利要求5所述的一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征是，步驟（4）中所述的導電劑是平均粒徑不大于40納米的導電碳黑，粘結劑是分子量為110萬的聚偏氟乙烯，溶劑是N-甲基吡咯烷酮。本專利技術具有如下優點：（1）石墨烯的用量極少，成本低，適用于工業化生產；（2）由于石墨烯的摻入量很少，不影響磷酸鐵鋰電池的能量密度；（3）磷酸鐵鋰電極的倍率性能和低溫性均能得到大幅提高。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術的技術方案作進一步的說明，但本專利技術的保護范圍不限于此。實施例1（1）取一集流體鋁箔放入10%的氯化鋰溶液中浸泡60分鐘后取出，然后用清水洗凈再吹干，得到預處理的集流體鋁箔；（2）取3g石墨烯用超聲分散在2L純水中，制備成濃度為1.5g/L的石墨烯懸浮液；（3）往步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙烯醇，加入量為0.15g，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到通過步驟（1）所述方法預處理的集流體鋁箔上，再于真空狀態下110℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔，檢測涂覆的石墨烯單面厚度為10微米；（4）取2.1kg磷酸鐵鋰在真空狀態下200℃進行烘干至磷酸鐵鋰的含水量小于0.025%；（5）把步驟（4）經烘干處理的磷酸鐵鋰稱取2kg，與導電劑、粘結劑、溶劑按質量比90：5：5：150加在一起充分分散配制成漿料，然后涂覆到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片；（6）把步驟（5）得到的磷酸鐵鋰正極極片用石墨為負極材料組裝成額定容量為1100mAh（0.33C）的軟包磷酸鐵鋰電池，進行檢測結果如下：實施例2（1）取一集流體鋁箔放入30%的氯化鋰溶液中浸泡30分鐘后取出，然后用清水洗凈再吹干，得到預處理的集流體鋁箔；（2）取0.6g石墨烯用超聲分散在2L純水中，制備成濃度為0.3g/L的石墨烯懸浮液；（3）往步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘結劑聚乙烯醇，加入量為0.06g，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到通過步驟（1）所述方法預處理的集流體鋁箔上，再于真空狀態下90℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔，檢測涂覆的石墨烯單面厚度為1微米；（4）取2.1kg磷酸鐵鋰在真空狀態180℃下進行烘干至磷酸鐵鋰的含水量小于0.025%；（5）把步驟（4）經烘干處理的磷酸鐵鋰稱取2kg，與導電劑、粘結劑、溶劑按質量比90：5：5：150的比例加在一起充分分散配制成漿料，然后涂覆到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片；（6）把步驟（5）得到的磷酸鐵鋰正極極片用石墨為負極材料組裝成額定容量為1100mAh（0.33C）的軟包磷酸鐵鋰電池，進行檢測結果如下：實施例3（1）取一集流體鋁箔放入20%的氯化鋰溶液中浸泡40分鐘后取出，然后用清水洗凈再吹干，得到預處理的集流體鋁箔；（2）取1.6g石墨烯用超聲分散在2L純水中，制備成濃度為0.8g/L的石墨烯懸浮液；（3）往步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘結劑聚乙烯醇，加入量為0.12g，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到通過步驟（1）所述方法預處理的集流體鋁箔上，再于真空狀態下100℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔，檢測涂覆的石墨烯單面厚度為5微米；（4）取2.1kg磷酸鐵鋰在真空狀態下190℃進行烘干至磷酸鐵鋰的含水量小于0.025%；（5）把步驟（4）經烘干處理的磷酸鐵鋰稱取2kg，與導電劑、粘結劑、溶劑按質量比90：5：5：150的比例加在一起充分分散配制成漿料，然后涂覆到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片；（6）把步驟（5）得到的磷酸鐵鋰正極極片用石墨為負極材料組裝成額定容量為1100mAh（0.33C）的軟包磷酸鐵鋰電池，進行檢測結果如下：由上述3個實施例中實驗數據可知，這種電池在高倍率放電時，效率仍然可以達到97%以上，也就是依然能放出電池容量的很大一部分，此外，在低溫環境下（-20℃），放電效率也幾乎能達到89%，這說明用本方法制作的正極極片極大地提高了鋰電池的倍率性能和低溫性能，使其在需要高倍率放電時或者在低溫環境下都能得到廣泛的應用。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高倍率兼具優良低溫性能磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征在于包括下列步驟：（1）?集流體鋁箔的預處理步驟：把集流體鋁箔在氯化鋰溶液中浸泡30?60分鐘，然后用清水洗凈再吹干得到預處理后的集流體鋁箔；（2）石墨烯分散步驟：把石墨烯用超聲分散在純水中，制備成濃度為0.3?1.5g/L的石墨烯懸浮液；（3）集流體鋁箔涂覆石墨烯步驟：向步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙烯醇，加入量為懸浮液中石墨烯重量的5?10%，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到步驟（1）得到的預處理后的集流體鋁箔上，再于真空狀態下90?110℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔；（4）磷酸鐵鋰烘烤及涂布步驟：先把磷酸鐵鋰在真空狀態下180?200℃進行干燥處理，然后再與導電劑、粘結劑一起充分分散到溶劑中配制成漿料涂布到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的磷酸鐵鋰正極極片。
【技術特征摘要】
1.一種高倍率磷酸鐵鋰正極極片的制作方法，其特征在于包括下列步驟：（1）集流體鋁箔的預處理步驟：把集流體鋁箔在氯化鋰溶液中浸泡30-60分鐘，然后用清水洗凈再吹干得到預處理后的集流體鋁箔；（2）石墨烯分散步驟：把石墨烯用超聲分散在純水中，制備成濃度為0.3-1.5g/L的石墨烯懸浮液；（3）集流體鋁箔涂覆石墨烯步驟：向步驟（2）制備的石墨烯懸浮液中加入粘合劑聚乙烯醇，加入量為懸浮液中石墨烯重量的5-10%，并升溫到80℃攪拌3小時充分溶解，然后涂覆到步驟（1）得到的預處理后的集流體鋁箔上，再于真空狀態下90-110℃烘干，得到涂覆石墨烯的集流體鋁箔；（4）磷酸鐵鋰烘烤及涂布步驟：先把磷酸鐵鋰在真空狀態下180-200℃進行干燥處理，然后再與導電劑、粘結劑一起充分分散到溶劑中配制成漿料涂布到步驟（3）得到的涂覆石墨烯的集流體鋁箔上，再經真空烘干，輥壓和切片后得到高倍率的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：何國端，李南平，蔣燕鋒，
申請(專利權)人：海門容匯通用鋰業有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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