一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法与流程

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂电池由于成本优势，以及近年来在材料和结构方面的创新，在动力电池领域取得了主导地位。作为动力电池，能量密度是一个关键的技术指标。目前在实际的锂离子电池工程中，提高电池能量密度主要有两个大的方向。一方面降低非活性物质的用量，如铜、铝箔、隔膜，导电添加剂等等，隔膜的越来越轻薄化，铜箔铝箔的的减薄甚至专项复合铜铝箔，都属于这一类方法。

2、另一方面，提升正负极主材的面密度和压实。这在当下，降低非活性物质的用量已经接近极限的情况下所通常使用的工程化方法。例如现在的正极的压实密度提升至了2.6g/cm3。虽然该方法在电池极片制造上相对好实现，但是也对极片或者电池的电化学性能起到恶化效果，比如倍率性能和循环寿命。因为高压实和高载量往往造成极片空隙中电解液少，造成极化过大，甚至循环后期的容量极剧衰减。

3、而现在快充技术普及，对动力电池提出了更高的要求，既要较高的能量密度又要兼顾倍率性能，所以解决上述问题具有重要意义。

4、在实际电池设计上，如果要提升电池的循环寿命和倍率特性，通常极片的面密度设计偏低。以磷酸铁锂为例，为了兼顾一定的倍率性能，保证极片的离子传输特性，大多数量产磷酸铁锂电池产品正极片的面密度≤2g/100cm2(甚至≤1.8g/100cm2)，压实密度≤2.5g/cm3。所以，电池的能量密度偏低，同等容量下极片面积就增加，造成铜铝箔、隔膜的使用量增加，瓦时成本增加。

技术实现思路

1、本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，为此，本发明在极片中添加离子导体材料，解决在高载量、高压实下极片内部的离子传导，降低极化，从而达到动力电池既要高能量密度又要兼顾高功率密度的要求。具体提供一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法。

2、本发明的技术解决方案如下：

3、一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，在正极浆料或负极浆料中添加离子导体，然后制成正极片或负极片；

4、所述的离子导体包括：钙钛矿型，反钙钛矿型，nasicon型，lisicon型，石榴石garnet型以及金属卤化物型中的一种或多种。

5、作为本发明的优选方案，至少包括以下技术特征之一：

6、所述钙钛矿型为：li3xla(2/3)-x(1/3)-2xtio3，其中0＜x＜2/3；所述反钙钛矿型为：li3ocl和/或li3obr；

7、所述nasicon型为：

8、li1+xalxge2-x(po4)3(lagp)/li1+xalxti2-x(po4)3(latp)，其中，0＜x＜2；

9、所述lisicon型为：li16-2xmx(to4)4，其中，m＝mg,zn；t＝si和/或ge；

10、所述石榴石garnet型为li7la3zr2o12；

11、所述金属卤化物型为：li3mx6，其中，m＝zr,sc,ti,in,y,er,ho中的一种或多种；x＝cl和/或br。

12、作为本发明的优选方案，在正极浆料中，离子导体添加量占比正极浆料质量的1％-5％；

13、作为本发明的优选方案，正极片的磷酸铁锂面密度≥2g/100cm2；负极片的石墨面密度≥0.9g/100cm2；

14、在负极浆料中，离子导体的添加量占比负极浆料质量的为0.5％-3％。

15、作为本发明的优选方案，所述正极片的压实密度为2.30-2.75g/cm3；所述负极片的压实密度为1.45-1.75g/cm3。

16、作为本发明的优选方案，所述离子导体还进行以下处理：将含锡化合物和离子导体，加入乙醇充分搅拌，继续加入锂盐，继续煅烧，煅烧后与疏水液进行浸渍。

17、作为本发明的优选方案，所述疏水液为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

18、作为本发明的优选方案，所述煅烧温度为600-900℃。

19、作为本发明的优选方案，所述含锡化合物、离子导体以及锂盐的质量比：0.02-0.1:1-2:0.05-0.1。

20、本发明的有益效果是：

21、(1)本发明的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，通过在正、负极浆料中添加离子导体，提高离子电导率，从而保证极片在高压实密度的条件下，提高极片的高倍率和使用寿命。

22、(2)本发明的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，通过对离子导体进行处理，使其表面有提供离子传输通道的包覆层，同时包覆层还提高了锂盐，提高了离子导体与正极浆料或负极浆料中有机物的界面结合力，进一步结合对其表面的疏水处理，减少了工艺中的吸湿性，减少极片的含水率，从而提高了极片的性能。

技术特征：

1.一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，在正极浆料或负极浆料中添加离子导体，然后制成正极片或负极片；

2.根据权利要求1所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，至少包括以下技术特征之一：

3.根据权利要求1所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，在正极浆料中，离子导体添加量占比正极浆料质量的1％-5％；

4.根据权利要求1所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述正极片的压实密度为2.3-2.75g/cm3；所述负极片的压实密度为1.4-1.8g/cm3。

5.根据权利要求1所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述正极片的磷酸铁锂面密度≥2g/100cm2；负极片的石墨面密度≥0.9g/100cm2。

6.根据权利要求1所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述离子导体还进行以下处理：将含锡化合物和离子导体，加入乙醇充分搅拌，继续加入锂盐，继续煅烧，煅烧后与疏水液进行浸渍。

7.根据权利要求6所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述疏水液为γ-巯丙基三甲氧基硅烷。

8.根据权利要求6所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述煅烧温度为600-900℃。

9.根据权利要求6所述的一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，其特征在于，所述含锡化合物、离子导体以及锂盐的质量比：0.02-0.1:1-2:0.05-0.1。

技术总结本发明公开了一种提高高压实极片的倍率和寿命的方法，涉及锂电池领域，在正极浆料或负极浆料中添加离子导体，然后制成正极片或负极片；所述的离子导体包括：钙钛矿型，反钙钛矿型，NASICON型，LISICON型，石榴石Garnet型以及金属卤化物型中的一种或多种。本发明通过在正、负极浆料中添加离子导体，提高离子电导率，从而保证极片在高压实密度的条件下，提高极片的高倍率和使用寿命。技术研发人员：孙玉龙,白科,徐小明受保护的技术使用者：江西安驰新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/9