一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵 鋰鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來隨著電動汽車（EV)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，磷酸鐵鋰鋰離子電池作為動力電池成為 主流，因此磷酸鐵鋰鋰離子電池的需求量增長迅速，對磷酸鐵鋰鋰離子電池也提出了更為 苛刻的要求，電動汽車能力來源于電池組，電池組由多個(gè)單體電池通過串聯(lián)和并聯(lián)方式組 成，它要求單體電池具備一致性好，體積小、能量密度高、重量輕、循環(huán)壽命長、安全性高和 環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。另一方面，電動汽車對磷酸鐵鋰離子電池的剩余電量估計(jì)精度要求不斷 提高，準(zhǔn)確估計(jì)剩余電量可以提高電池組安全性、延長電池組壽命等，但由于磷酸鐵鋰鋰離 子電池的充放電曲線是一個(gè)平坦的平臺，因此其剩余電量與電壓呈非線性關(guān)系，通過簡單 的電壓測量方法很難準(zhǔn)確估算其剩余電量。
[0003] 為此人們進(jìn)行了許多研究，如通過電子電路和各種剩余電量估計(jì)算法組成電池剩 余電量估計(jì)系統(tǒng)來預(yù)測磷酸鐵鋰電池的充放電曲線與電壓的非線性關(guān)系，用于估算電池的 剩余電量。例如中國發(fā)明專利號（CN 204030731 U)公開了一種基于卡爾曼濾波算法的移 動儲能電站電池管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：采集板：完成電池組信息的實(shí)時(shí)采集，并將結(jié)果反 饋給主控板；主控板：主控板將采集板上傳的各電池組相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、存儲并顯示，同 時(shí)對電池組總體電壓電流及當(dāng)前電量進(jìn)行測算，并通過冗余CAN總線通信模塊對下層單體 電池進(jìn)行充放電管理和控制；CAN總線通信模塊：總個(gè)系統(tǒng)的通信媒介，所述CAN總線通信 模塊設(shè)有2套總線。均衡模塊：通過主控板的控制，實(shí)現(xiàn)各電池之間使用量的均衡；顯示模 塊：連接主控模塊，顯示模塊主要用于提供用戶查看系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，向用戶提供報(bào)警提 示和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定功能。
[0004] 上述方法雖然能提高剩余電量估計(jì)精度，但存在電子電路復(fù)雜、開發(fā)成本高、可靠 性差的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有的磷酸鐵鋰離子電池剩余電量估計(jì)系統(tǒng)存 在電子電路復(fù)雜、開發(fā)成本高、可靠性差等問題，而提供一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸 鐵鋰鋰離子電池，該電池通過更簡單可靠的電子電路測量特征的預(yù)警平臺電壓，準(zhǔn)確地提 供電量耗盡預(yù)警，而且能在預(yù)警后仍剩下一定的容量供應(yīng)急使用。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池，包括正極材料、負(fù)極材料、導(dǎo)電 劑、粘結(jié)劑、正極片、負(fù)極片、隔膜、電解液和殼體，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是： 所述正極材料包括以磷酸鐵鋰為主的正極活性物質(zhì)及以釩酸鋰為預(yù)警的輔助正極活 性物質(zhì)，其中磷酸鐵鋰的重量比含量是50%_80%，釩酸鋰的重量比含量是15%_45% ; 所述導(dǎo)電劑的重量比含量是I. 5%~10% ; 所述粘結(jié)劑的重量比含量是3%~10%。
[0007] 作為優(yōu)選，所述負(fù)極材料為人工石墨、天然石墨、中間相炭微球的一種；或者上述 幾種材料混合而成。
[0008] 作為優(yōu)選，所述導(dǎo)電劑為碳納米管、乙炔黑、鱗片石墨或?qū)щ娞亢谥械囊环N；或上 述多種材料混合而成。
[0009] 作為優(yōu)選，所述粘結(jié)劑是聚偏氟乙烯、丁苯橡膠、羧甲基纖維素鈉中的一種；或上 述多種材料混合而成。
[0010] 所述正極片是將上述粘結(jié)劑與溶劑甲基吡咯烷酮配成溶液，加入導(dǎo)電劑，分散后 加入活性材料磷酸鐵鋰和輔助正極材料釩酸鋰混合成漿料，在鋁箱上涂布而成。
[0011] 所述負(fù)極片為用增稠劑和去離子水配置成膠液，加入導(dǎo)電劑，再加入負(fù)極材料和 粘結(jié)劑，混合成衆(zhòng)料，在銅箱上涂布而成。
[0012] 作為優(yōu)選，所述正極片、隔膜和負(fù)極片依次疊放并采用疊片式結(jié)構(gòu)或卷繞式結(jié)構(gòu) 組成卷芯。
[0013] 作為優(yōu)選，所述殼體為鋁塑復(fù)合膜、鋁殼或者鋼殼。
[0014] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，制作出的具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池 擁有雙放電平臺，可提供耗盡預(yù)警電壓，在無需軟件支持的情況下，通過更簡單可靠的電子 電路測量特征電壓平臺即可準(zhǔn)確提供電量耗盡預(yù)警，而且能在預(yù)警后仍剩下一定的容量供 應(yīng)急使用，從根本上克服了傳統(tǒng)方法中的電子電路復(fù)雜、開發(fā)成本高、可靠性差的問題；而 且本發(fā)明制作過程簡單，成本低，電量耗盡預(yù)警準(zhǔn)確。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池的充放電曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明所述具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池 進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0017] 實(shí)施例1 本實(shí)施例描述的一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池，以磷酸鐵鋰為主 的正極活性物質(zhì)，磷酸鐵鋰的克比容量為160mAh /g，首次效率為98%;以釩酸鋰為預(yù)警功 能的輔助正極活性物質(zhì)，釩酸鋰的添加量占正極活性物質(zhì)的15%，且釩酸鋰與正極活性物質(zhì) 為物理混合；以天然石墨負(fù)極材料，克比容量360mAh /g，首次效率95%。
[0018] 其中，正極極片的制作是先將粘結(jié)劑與溶劑甲基吡咯烷酮配成溶液，加入導(dǎo)電劑， 分散后加入活性材料磷酸鐵鋰和輔助正極材料釩酸鋰混合成漿料，正極材料中粘結(jié)劑：導(dǎo) 電劑：活性物質(zhì)（包括磷酸鐵鋰和釩酸鋰）的質(zhì)量百分比為：1. 5 wt% :3. 0 wt% :95. 5 wt%， 然后在16um的鋁箱上涂布出極片，并輥壓分切制成正極極片，壓實(shí)密度2. 2g / cm3;負(fù)極極 片的制作是先將增稠劑去離子水配置成膠液，加入導(dǎo)電炭黑分散好，再加入活性材料人造 石墨，最后加粘結(jié)劑，混合成漿料，負(fù)極材料中粘結(jié)劑：導(dǎo)電劑：活性物質(zhì)的質(zhì)量百分比為： 2 wt% :1. 5 wt% :96. 5 wt%，在8um的銅箱上涂布出極片，負(fù)極片壓實(shí)密度I. 5g/cm3;將以上 制作好的正極片和負(fù)極片用隔膜(厚度為16 ym)分隔。
[0019] 本實(shí)施例采用的電池型號為524482,容量為2000mAh，采用卷繞式結(jié)構(gòu)。
[0020] 對上述制得的鋰離子電池以0. 5C電流對其進(jìn)行充放電測試以及容量測試，結(jié)果 顯示，該電池的理論容量為2000 mAh，該電池實(shí)際發(fā)揮容量為2025mAh。
[0021] 對上述制得的鋰離子電池分別進(jìn)行針刺安全試驗(yàn)、高處跌落試驗(yàn)、模擬振動臺試 驗(yàn)以及擠壓試驗(yàn)，所有試驗(yàn)過程中電池均無爆炸、無起火現(xiàn)象。
[0022] 對比例：正極采用磷酸鐵鋰，負(fù)極使用人造石墨，隔膜使用16 um單層聚乙烯隔 膜，常規(guī)制作的電池。
[0023] 本發(fā)明所得的一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池與對比例性能 對比如下：
實(shí)施例2 本實(shí)施例描述的一種具有電量耗盡預(yù)警功能的磷酸鐵鋰鋰離子電池，以