一種磷酸鐵鋰電池及其正極漿料制造技術

本發明專利技術提供了一種磷酸鐵鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池本體，該磷酸鐵鋰電池本體上部設置有正極極片和負極極片，所述正極極片上安裝有低接觸電阻裝置置，其創新點在于：所述低接觸電阻裝置包括金屬固定板、銀金屬板、導電板和運動機構；所述金屬固定板的兩側分別安裝有銀金屬板，兩個所述銀金屬板的另一側均安裝導電板，所述導電板上連接運動機構；所述運動機構控制導電板與正極極片的接觸面積，實現電流大小的可調性。本發明專利技術的磷酸鐵鋰電池明提高了生產效率，提升了配料攪拌設備的產能，同時節約成本，減少了環境污染。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及電池
，尤其涉及一種磷酸鐵鋰電池及其正極漿料。
技術介紹
目前，鋰離子電池已廣泛應用于數碼、電動工具、通訊儲能、太陽能儲能以及電動汽車等眾多新能源領域。動力型鋰離子可以使用在便攜式設備、衛星、儲備電源、電動汽車等各種領域，具有替代二次能源的潛力，具有廣闊的前景。國內動力型鋰離子電池廣泛采用正極膜、負極膜、隔膜、電解液和外殼，通過卷繞或者疊片工藝進行制作。它具有循環壽命長、輸出電壓高、安全性能好、無記憶效應，以及自放電小等眾多優點，基本上滿足了現有市場的需要，也得到了快速的發展。但隨著新能源產業的進一步發展，尤其是電動汽車行業的迅猛發展，對鋰離子電池提出了更高的要求，如要求重量更輕、比能量更高、安全性更好、使用壽命更長、大倍率放電性能更好、散熱性能更好以及組裝方便等特性，特別是對大容量鋰離子電池的能量密度和安全性能提出了更高的要求。當前許多世界著名汽車廠商都致力于開發純電動汽車及混合動力汽車，且大部分采用的都是鋰離子動力電池。考慮到電動汽車的安全性和使用壽命等問題，目前動力電池主要以磷酸鐵鋰動力電池為主，尤其在商務型汽車及大巴車等多乘員電動車輛中。由于是作為汽車的動力來源，磷酸鐵鋰動力電池目前在使用是還是存在一定的問題，主要是能量密度不足導致續航里程短、低溫性能差、儲存型差等問題。當前，國內外磷酸鐵鋰動力電池采用正極膜、負極膜、隔膜、電解液和外殼，通過卷繞或者疊片工藝進行制作。其中正極由磷酸鐵鋰、導電劑(super-p和ks-6)、粘合劑、集流體鋁箔組成；負極由石墨、導電劑(super-p)、粘合劑(SBR)、增稠劑(cmc)、集流體銅箔組成；隔膜由聚丙烯或者聚乙烯材料制作；電解液由有機溶劑和鋰鹽組成；外殼采用金屬外殼或者鋁塑復合膜。由于磷酸鐵鋰材料自身電導率偏低，導電性差，使用時要添加大量的導電劑(5％-6％)，這樣導致了電池能量密度不高。同時，材料自身電導率偏低，也導致磷酸鐵鋰材料本身倍率性能差，作為動力電池使用時發熱量比較高，長期使用存在安全隱患。另一方面，磷酸鐵鋰材料低溫放電性能差，-20℃放電只能放出常溫容量的40-50％，在冬季氣溫較低環境使用時，容量大大降低，影響了汽車等續航里程。
技術實現思路
為克服現有技術中存在的磷酸鐵鋰材料低溫放電性能差，-20℃放電只能放出常溫容量的40-50％，在冬季氣溫較低環境使用時，容量大大降低的問題，本專利技術提供了一種磷酸鐵鋰電池。本專利技術采用的技術方案為：一種磷酸鐵鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池本體，該磷酸鐵鋰電池本體上部設置有正極極片和負極極片，所述正極極片上安裝有低接觸電阻裝置置，其創新點在于：所述低接觸電阻裝置包括金屬固定板、銀金屬板、導電板和運動機構；所述金屬固定板的兩側分別安裝有銀金屬板，兩個所述銀金屬板的另一側均安裝導電板，所述導電板上連接運動機構；所述運動機構控制導電板與正極極片的接觸面積，實現電流大小的可調性。在一些實施方式中，所述運動機構包括運動軌道、運動控制板和光電開關，所述運動軌道固定在銀金屬板上，該運動軌道的長度h小于銀金屬板的長度H，大于電極片的長度s；所述運動控制板與運動軌道垂直，且運動控制板滑動固定在運動軌道上方，運動控制板一側固定連接導電板；所述光電開關安裝在運動軌道的末端，實現運動控制板的正常運動。在一些實施方式中，所述運動軌道垂直固定在銀金屬板上。在一些實施方式中，所述運動控制板通過滑動裝置滑動固定在運動軌道上方；所述滑動裝置包括滑環和滑動啟停裝置；所述滑動啟停裝置安裝在滑環下方，與滑環活動連接；所述滑環為一帶有圓孔的突起，所述突起設置在運動控制板的任意一側兩端與運動軌道接觸滑動的區域；所述突起與運動控制板一體成型。在一些實施方式中，所述滑動啟停裝置包括活動座、卡旋臂和旋轉軸；所述活動座正中心位置安裝有一旋轉用的旋轉軸，旋轉軸上方安裝有帶動旋轉軸旋轉的卡旋臂，卡旋臂由驅動機構控制其旋轉或停止。在一些實施方式中，所述正極極片上包括集流體鋁箔、正極極耳和絕緣層，所述集流體鋁箔一端固定設置正極極耳，所述絕緣層覆蓋在極耳靠近極片邊緣的部位；所述絕緣層為橫向放置的Ω的結構，所述橫向放置的Ω的結構的中間凹槽內包覆極耳，且橫向放置的Ω的結構兩側靠近極片邊緣。本專利技術的另一個目的是提供一種磷酸鐵鋰電池中使用的正極漿料，其創新點在于：包括磷酸鐵鋰、碳納米管粉末或者碳納米管漿料、粘合劑和N-甲基吡咯烷酮溶劑；所述碳納米管的管徑在16-30nm之間，管長為5-9或16-20μm；所述碳納米管漿料固含量在5-10％之間。在一些實施方式中，所述碳納米管的添加量在0.5-1.5％；所述粘合劑的添加量為2.5-3.5％。在一些實施方式中，所述粘合劑包括65-68wt％的聚合物共混物和32-35wt％的增粘劑；所述聚合物共混物包括(甲基)丙烯酸酯共聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物和共軛二烯化合物的聚合物；所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的密度范圍為0.350～0.691g/cm3。在一些實施方式中，所述聚合物共混物中(甲基)丙烯酸酯共聚物加入量為26～32wt％，乙烯-乙酸乙烯酯共聚物加入量為50～61wt％，共軛二烯化合物的聚合物的加入量為13～18wt％。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：(1)本專利技術的磷酸鐵鋰電池明提高了生產效率，提升了配料攪拌設備的產能，同時節約成本，減少了環境污染。正極采用碳納米管作為導電劑節約了配料時間，同時固含量的提升(提升10-15％)既節約有機溶劑的成本，又減少了NMP排放的污染。(2)本專利技術減少了導電劑的添加量(添加量為0.5-1.5％)，也減少了粘合劑的加入量(添加量為3％左右)，這樣就大大提高了正極活性物質磷酸鐵鋰的比例(活性物質比例相比傳統導電劑由90％左右提升到96％左右)，從而提升了鐵鋰動力電池的能量密度(提升5％左右)，碳納米管電池能量密度在155-160wh/kg，傳統磷酸鐵鋰電池在110-120wh/kg。(3)本專利技術電池改善了磷酸鐵鋰電池的倍率性能(2C放電99％以上)和低溫放電性能(-20℃放電70％以上)，同時也降低了電池內阻(50Ah電池內阻由0.8-0.9mΩ降低為0.5-0.6mΩ)，倍率性能的改善減少了電池放電的發熱量，也提高了電池的安全性能(附圖1、2)。該電池也提高了正極磷酸鐵鋰材料克容量的發揮(克容量由140mAh/g提升到143mAh/g),進一步提升了電池的能量密度。(4)本專利技術改善了電池自放電性能，提高了磷酸鐵鋰動力電池的常溫及低溫放電性能。常溫28天荷電儲存：28天容量保持率為98.6％，自放電率為1.4％，容量恢復率為99.0％，衰減率為1％；高溫60℃7天荷電儲存：容量保持率為97.9％，自放電率為2.1％，容量恢復率為98.5％，衰減率為1.5％。(5)本專利技術采用特定管徑和管長的碳納米管作為導電劑，大大提升了磷酸鐵鋰動力電池的循環壽命，常溫循環壽命2000周86％以上，預計在3000周左右，高溫60℃循環壽命在1300周以上特別適用于制作磷酸鐵鋰動力型電池，已經廣泛應用于純電動汽車、混合動力汽車等眾多新能源領域。附圖說明圖1是本專利技術磷酸鐵鋰電池整體結構示意圖；圖2是圖1磷酸鐵鋰電池整體結構側視圖；圖3本專利技術低接觸電阻裝置結構示意圖；圖4是滑環安裝在本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磷酸鐵鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池本體，該磷酸鐵鋰電池本體上部設置有正極極片(2?1)和負極極片(2?2)，所述正極極片上安裝有低接觸電阻裝置，其特征在于：所述低接觸電阻裝置包括金屬固定板(1)、銀金屬板(10)、導電板(11)和運動機構；所述金屬固定板(1)的兩側分別安裝有銀金屬板(10)，兩個所述銀金屬板(10)的另一側均安裝導電板(11)，所述導電板(11)上連接運動機構；所述運動機構控制導電板(11)與正極極片的接觸面積，實現電流大小的可調性。

【技術特征摘要】
1.一種磷酸鐵鋰電池，包括磷酸鐵鋰電池本體，該磷酸鐵鋰電池本體上部設置有正極極片(2-1)和負極極片(2-2)，所述正極極片上安裝有低接觸電阻裝置，其特征在于：所述低接觸電阻裝置包括金屬固定板(1)、銀金屬板(10)、導電板(11)和運動機構；所述金屬固定板(1)的兩側分別安裝有銀金屬板(10)，兩個所述銀金屬板(10)的另一側均安裝導電板(11)，所述導電板(11)上連接運動機構；所述運動機構控制導電板(11)與正極極片的接觸面積，實現電流大小的可調性。2.根據權利要求1所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于：所述運動機構包括運動軌道(30)、運動控制板(31)和光電開關(32)，所述運動軌道(30)固定在銀金屬板(10)上，該運動軌道(30)的長度h小于銀金屬板(10)的長度H，大于電極片的長度s；所述運動控制板(31)與運動軌道(30)垂直，且運動控制板(31)滑動固定在運動軌道(30)上方，運動控制板(31)一側固定連接導電板(11)；所述光電開關(32)安裝在運動軌道(30)的末端，實現運動控制板(31)的正常運動。3.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于：所述運動軌道(30)垂直固定在銀金屬板(10)上。4.根據權利要求2所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于：所述運動控制板(31)通過滑動裝置滑動固定在運動軌道(30)上方；所述滑動裝置包括滑環(50)和滑動啟停裝置；所述滑動啟停裝置安裝在滑環(50)下方，與滑環(50)活動連接；所述滑環(50)為一帶有圓孔(54)的突起，所述突起設置在運動控制板(31)的任意一側兩端與運動軌道(30)接觸滑動的區域；所述突起與運動控制板(31)一體成型。5.根據權利要求4所述的磷酸鐵鋰電池，其特征在于：所述滑動啟停裝置包括活動...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李中彥，丁燕麗，盧峰，湯留俊，張靜，
申請(專利權)人：南通鼎鑫電池有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32