【
技术领域：
】本发明涉及动力电池
技术领域：
，尤其涉及一种磷酸铁锂动力电池。
背景技术：
：随着国家新能源扶持力度加大，新能源政策密集出台，《节能与新能源汽车发展规划(2011年至2020年)》指出，到2020年，我国新能源汽车产业化和市场化达到全球第一。磷酸铁锂动力电池以其高安全性、良好的高温特性、极长的循环寿命、对环境友好、无毒无害、价格相对低廉等优点引起人们的高度关注，逐渐成为电动车动力电池的重要选择。然而磷酸铁锂材料本身较差的电子导电性和较低的锂离子扩散性，导致磷酸铁锂电池低温性能较差，难于满足电动车在低温下行驶要求。现行的电动车在低温下进行充电时，-25℃时的充电时间，比25℃时的充电时间慢了63％，低温充电时间延长。低温下循环寿命也大大降低，在-10℃的工作环境中，如果一辆电动汽车每天充放电一次，那么三个月后电池就要报废。为改善磷酸铁锂电池低温充放电性能，常规做法是在正极配料过程中加入导电剂，改善磷酸铁锂颗粒之间的接触，提高导电性。但由于导电剂的导电性和比表面积有限，对降低电池内阻，提高电池低温充放电性能和低温循环性能作用不明显。此外，通过加入多种有机溶剂共溶复配，降低电解液的粘度，提高离子扩散速率。但是由于电解液中部分溶剂在低温下容易析晶，导致离子迁移困难，电导率低。鉴于此，实有必要提供一种新的磷酸铁锂动力电池以克服上述缺陷。技术实现要素：本发明的目的是提供一种低温下能够正常充放电且循环性能好的磷酸铁锂动力电池。为了实现上述目的，本发明提供一种磷酸铁锂动力电池，包括正极材料、负极材料及电解液；所述正极材料包括磷酸铁锂二次颗粒的聚集体和均匀分散的石墨烯，所述石墨烯包覆在磷酸铁锂二次颗粒上及分布在磷酸铁锂二次颗粒之间；所述负极材料包括天然石墨与人造石墨，人造石墨经经过碳包覆改性；所述电解液包括共溶剂组份、成膜添加剂及锂盐。在一个优选实施方式中，所述磷酸铁锂和包覆在所述磷酸铁锂表面的石墨烯的质量比为60-100:1。在一个优选实施方式中，所述包覆在所述磷酸铁锂颗粒表面的石墨烯的层数为5-8层。在一个优选实施方式中，所述负极材料还包括软碳和硬碳；所述软碳与所述硬碳为无定形碳。在一个优选实施方式中，所述共溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯与碳酸丙烯酯。在一个优选实施方式中，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯。在一个优选实施方式中，所述锂盐包括lipf6、liodfb、litfsi、lidfob。本发明提供的磷酸铁锂动力电池，通过在磷酸铁锂二次颗粒上包覆石墨烯，使其导电性能大大提高；在人造石墨经经过碳包覆改性，使其既有利于离子扩散，又提高了石墨了循环性能。本发明提供的磷酸铁锂动力电池，低温下能够正常充放电且循环性能好。【具体实施方式】为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。本发明提供一种磷酸铁锂动力电池，包括正极材料、负极材料及电解液。所述正极材料包括磷酸铁锂二次颗粒的聚集体和均匀分散的石墨烯，所述石墨烯包覆在磷酸铁锂二次颗粒上及分布在磷酸铁锂二次颗粒之间，大大提高了磷酸铁锂的导电性和离子扩散速率。石墨烯具有独特的二维层状纳米结构和巨大的比表面积，其电子运动速度比碳纳管大了2个数量级，因此具有优良的导电性，石墨烯包覆改性的磷酸铁锂材料，其导电性能大大提高。同时磷酸铁锂材料经过纳米化造粒，减少锂离子在晶粒中的扩散距离，提高锂离子扩散速度。本实施例中，所述磷酸铁锂和包覆在所述磷酸铁锂表面的石墨烯的质量比为60-100:1；所述包覆在所述磷酸铁锂颗粒表面的石墨烯的层数为5-8层。所述负极材料包括天然石墨与人造石墨，人造石墨经经过碳包覆改性。负极材料的结构、晶面间距、电导率和离子扩散速率对电池低温性能影响较大。天然石墨层状结构间存在大量空隙，为离子迁移提高更多通道，有利于离子扩散；但是由于天然石墨与电解液相容性差，充放电过程容易发生溶剂化锂离子共嵌入而引起石墨片层剥离，造成循环性能下降，大电流充放电性能差。经过碳包覆改性的天然人造复合石墨，既保持了天然石墨出色的离子扩散速率和高容量特点，又提高了石墨了循环性能。因此，采用天然石墨与人造石墨混合的方式，既为离子迁移提高更多通道，有利于离子扩散，又提高了石墨了循环性能。进一步的，所述负极材料还包括软碳和硬碳。所述软碳与所述硬碳为无定形碳，其表面存在较多缺陷区域，而且软碳和硬碳晶面间距较大，更有利于离子扩散，可以改善大倍率放电以及低温下充放电性能。但由于软碳和硬碳层面结构空隙多，消耗了更多的锂离子，造成不可逆容量增大，首次放电效率较低。负极材料体系采取改性天然、人造复合石墨、软碳、硬碳复配，既保证负极容量不至于过低，又发挥了软碳和硬碳的优良充放电性能。所述电解液包括共溶剂组份、成膜添加剂及锂盐。所述共溶剂包括碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸二乙酯(dmc)、乙酸乙酯(ea)与碳酸丙烯酯(pc)，可以有效提高电解液低温电导率，改善低温充放电性能。所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯(vc)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、亚硫酸丙烯酯(ps)，所述成膜添加剂可以形成致密、均匀、稳定的sei膜，增强负极与电解液的相容性，提高锂离子在电解液与负极界面之间的电导率，改善电池的低温充放电性能。所述锂盐包括lipf6、liodfb、litfsi、lidfob。其中锂盐选择lipf6为主，适当添加liodfb、litfsi、lidfob等锂盐组份，liodfb、litfsi、lidfob的加入可以帮助负极形成均匀、致密、阻抗小的sei膜，有效提高了电池的低温循环性能。测试时，正极活性物选择经过石墨烯包覆改性和纳米造粒的磷酸铁锂材料，其一次粒径小于100nm；负极材料选择改性天然石墨与人造石墨；电解液配制，电解液由四元有机溶剂体系、锂盐、添加剂组成实施例一，-30℃/1c充放电测试，测试方法：(1)将电芯在常温下分容测试其容量。(2)常温下对电芯放电至2.0v。(3)在低温-30℃条件下搁置24h。(4)对电芯以1c倍率充电。实施例二，-40℃/1c放电测试，测试方法：(1)将电芯在常温下分容测试其容量。(2)常温下对电芯放电至2.0v。(3)在低温-40℃条件下搁置24h。(4)对电芯以1c倍率充电。通过实施例一与实施例二的数据对比可以得知，实施例一与实施例二种电芯常温下的放电数值基本一致。实施例一的充电容量比值83.71％明显大于实施例二中的充电容量比值74.55％，说明低温温差的影响对电芯的充电影响还是比较大的；实施例一的放电容量比值75.33％与实施例二中的充电容量比值74.37％较为接近，说明低温温差对电芯的放电影响较小，几乎可忽略不计，远远高于目前低温状态下电芯的放电容量比值。实施例三-20℃/1c循环测试测试方法：(1)将电芯在常温下充满电。(2)在低温-20℃条件下搁置24h。(3)1c放电至2.0v，搁置20min；1c充电至3.65v，截止电流0.03c；搁置20min；(4)循环150周截止。实施案例循环周数容量保持率％案例一150周86.21％实施例三中，对电芯在低温状态下重复充放电，循环150次后，电芯的容量爆出率依旧能够保持在86.21％，说明电芯在低温状态下的充放电良好，电性的低温性能良好。本发明提供的磷酸铁锂动力电池，通过在磷酸铁锂二次颗粒上包覆石墨烯，使其导电性能大大提高；在人造石墨经经过碳包覆改性，使其既有利于离子扩散，又提高了石墨了循环性能。本发明提供的磷酸铁锂动力电池，低温下能够正常充放电且循环性能好。本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种磷酸铁锂动力电池，包括正极材料、负极材料及电解液，其特征在于：所述正极材料包括磷酸铁锂二次颗粒的聚集体和均匀分散的石墨烯，所述石墨烯包覆在磷酸铁锂二次颗粒上及分布在磷酸铁锂二次颗粒之间；所述负极材料包括天然石墨与人造石墨，人造石墨经经过碳包覆改性；所述电解液包括共溶剂组份、成膜添加剂及锂盐。
2.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述磷酸铁锂和包覆在所述磷酸铁锂表面的石墨烯的质量比为60-100:1。
3.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述包覆在所述磷酸铁锂颗粒表面的石墨烯的层数为5-8层。
4.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述负极材料还包括软碳和硬碳；所述软碳与所述硬碳为无定形碳。
5.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述共溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯与碳酸丙烯酯。
6.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯。
7.如权利要求1所述的磷酸铁锂动力电池的制备方法，其特征在于：所述锂盐包括lipf6、liodfb、litfsi、lidfob。
技术总结本发明提供一种磷酸铁锂动力电池，包括正极材料、负极材料及电解液，所述正极材料包括磷酸铁锂二次颗粒的聚集体和均匀分散的石墨烯，所述石墨烯包覆在磷酸铁锂二次颗粒上及分布在磷酸铁锂二次颗粒之间；所述负极材料包括天然石墨与人造石墨，人造石墨经经过碳包覆改性；所述电解液包括共溶剂组份、成膜添加剂及锂盐。本发明提供的磷酸铁锂动力电池，低温下能够正常充放电且循环性能好。
技术研发人员：吴应强;梁向龙;杨苗;陈世勇
受保护的技术使用者：东莞市沃泰通新能源有限公司
技术研发日：2020.01.16
技术公布日：2020.06.09
