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专利号: 202211050008X
申请人: 阜阳隆能科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种长循环寿命动力电池,包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳,所述正极片通过将正极活性材料、导电剂A和粘结剂A组成的混合物涂布在铝箔两面得到,所述负极片通过将负极活性材料、导电剂B和粘结剂B组成的混合物涂布在铝箔两面得到,其特征在于:所述正极活性材料为单壁碳纳米管包覆改性的磷酸铁锂材料,其通过以下方法制备得到:

1)制备硼掺杂单壁碳纳米管;

2)对所述硼掺杂单壁碳纳米管进行羟基化改性;

3)制备多掺杂改性单壁碳纳米管;

4)制备LiFePO4;

5)利用所述多掺杂改性单壁碳纳米管对LiFePO4材料进行包覆,得到所述正极活性材料;

所述步骤1)具体为:

取25~80mg单壁碳纳米管加入到10~50mL浓度为0.02~0.1M的硼酸中,超声分散20~

50min,然后冷冻干燥;得到的粉末转移至加热炉中,在H2与Ar的混合气下以5~20℃/min的升温速率升至850~1100℃,保温1.5~4h,冷却,得到硼掺杂单壁碳纳米管;

所述步骤2)具体为:

取硼掺杂单壁碳纳米管和氢氧化钠固体加入丙酮中,搅拌均匀,将得到的混合物球磨8~16h,过滤,所得固体产物用乙醇和去离子水依次清洗至中性,90~120℃真空干燥6~

14h,得到羟基化的硼掺杂单壁碳纳米管;

所述步骤3)具体为:

3‑1)将步骤2)得到的羟基化的硼掺杂单壁碳纳米管加入到65~85℃的的去离子水中,超声10~30min,得到碳纳米管分散液;

3‑2)将二乙三胺五乙酸铁钠加入60~85℃的去离子水中,搅拌5~10min;

3‑3)将步骤3‑1)得到的碳纳米管分散液加入到步骤3‑2)得到的产物中,再加入EDCI,

45~70℃下搅拌反应2~5h,反应结束后过滤,固体产物用去离子水和乙醇依次清洗,50~

65℃下干燥10~28h,得到多掺杂改性单壁碳纳米管。

2.根据权利要求1所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,所述负极活性材料为石墨。

3.根据权利要求1所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,所述电解液中的电解质为六氟磷酸锂和/或双乙二酸硼酸锂,电解液中的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、二甲基乙二醇、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或多种的混合。

4.根据权利要求1所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,所述导电剂A和导电剂B均为石墨烯与导电炭黑的混合物,且石墨烯与导电炭黑的质量比为1:20~1:8;

所述粘结剂A和粘结剂B均为羧甲基纤维素钠和丁苯橡胶水溶液的混合物,且丁苯橡胶的固含量为35%~58%。

5.根据权利要求1所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,所述步骤4)具体为:

4‑1)将FeSO4·7H2O加入含乙醇的去离子水中,再加入抗坏血酸,搅拌溶解,得到溶液A;

4‑2)将LiOH·H2O加入去离子水中,搅拌溶解,得到溶液B;

4‑3)将溶液A、溶液B和H3PO4溶液混合,搅拌,调节反应体系pH至为5‑6,得到前驱液;其中,按照Fe:P:Li的摩尔比为1:1:1~3添加原料;

4‑4)将所述步骤4‑3)得到的前驱液置于微波中,在170~240℃下加热20~60min,反应结束后冷却,过滤,固体产物用去离子水和乙醇依次清洗,95~130℃下真空干燥4~10h,冷却,磨粉,得到LiFePO4。

6.根据权利要求5所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,所述步骤5)具体为:

5‑1)将步骤4)制得的LiFePO4与葡糖糖、步骤3)得到的多掺杂改性单壁碳纳米管混合,得到的混合物加入球磨机中,以丙酮为球磨介质,在氩气保护、300~750r/min下,球磨1~

6h,65~90℃下真空干燥;

5‑2)将步骤5‑1)得到的产物置于管式炉中,氮气气氛下,3~15℃/min升温至600~900℃,烧结8~24h,冷却,磨粉,得到单壁碳纳米管包覆改性的磷酸铁锂材料,即所述正极活性材料。

7.根据权利要求6所述的长循环寿命动力电池,其特征在于,该电池通过以下步骤制备得到:S1、制作正极极片:

将正极活性材料、导电剂A和粘结剂A溶于去离子水中,混合匀浆后得到正极浆料,以5~20μm的铝箔作为集流体,将正极浆料涂覆到铝箔的两面上,干燥,辗压,剪切分条制成正极极片;

其中,正极活性材料:导电剂A:粘结剂A:去离子水的质量比为82~94:1.5~8.5:3~

14:95~100;

S2、制作负极极片:

将负极活性材料、导电剂B和粘结剂B溶于去离子水中,混合匀浆后得到负极浆料,以5~20μm的铜箔作为集流体,将负极浆料涂覆到铝箔的两面上,干燥,辗压,剪切分条制成负极极片;

其中,负极活性材料:导电剂B:粘结剂B:去离子水的质量比为86~98:0.5~7:1.5~

5.5:95~100;

S3、将正极极片、负极极片以及隔膜采用卷绕的方式卷绕成电芯,将电芯装入外壳内,再入壳烘烤25‑60h,进行注液、装配,化成、分容,得到所述长循环寿命动力电池。