本发明涉及电池组，尤其涉及一种超大电流磷酸铁锂电池及其制备方法。
背景技术：
1、磷酸铁锂作为一种备受瞩目的锂离子电池正极材料，以其稳定的橄榄石结构而著称。这种材料所制造的电池，在安全性和循环寿命方面超越了其他正极材料的锂离子电池，被视为替代传统石化能源的有力候选，尤其在电动汽车和储能系统的大规模应用中显示出巨大潜力。
2、cn106876705b提供了一种原位合成碳/碳纳米管包覆磷酸铁锂复合材料的制备方法，涉及电池材料技术领域。该发明制备方法为:称取原料锂源、铁粉、磷酸盐、碳源；先将铁粉和磷酸盐球磨，加入双氧水；再加入锂源和碳源得到浆料，干燥、还原性/惰性气体保护下烧结，即可；该发明采用原位合成的方法制备了碳/碳纳米管包覆磷酸铁锂复合材料，热处理时间短；复合材料具有较高的碳包覆率，电化学性能稳定且一致性较好，循环性能和倍率性能得到大幅度提高，整个制备工艺流程简单，具有安全、高效、低廉及绿色环保等优点。
3、cn102227024b公开了一种适用于动力锂离子电池的正极材料磷酸铁锂及其制备方法，要解决的技术问题是获得较高的容量。该发明的适用于动力锂离子电池的正极材料磷酸铁锂，以掺杂磷酸铁锂为基体，基体外包覆有碳，其质量比为：磷酸铁锂50～99％，掺杂物0.01～49％，碳前驱体0.01～20％。该发明的制备方法，包括以下步骤：混合，掺杂，包覆碳，烧结。该发明与现有技术相比，采用多元复合方式包覆碳源的磷酸铁锂材料，电子导电率达到6.2×10-3scm-1，可逆比容量大于155mah/g，倍率性能优异，20c/1c保持率大于90％，安全性能稳定，适用于锂离子电池动力电池、储能电池、电动工具、各类便携式器件电池。
4、然而，磷酸铁锂材料本身存在一些挑战。其固有的电导率相对较低，锂离子的扩散系数也不高，这导致磷酸铁锂电池在低温条件下的性能不尽人意，且在高倍率充放电的性能以及最大电流方面表现平平。这些局限性阻碍了其在电动汽车动力电池(包括纯电动车和混合动力车)、启动电源、以及智能电网中用于调节峰谷负荷的应用。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种超大电流磷酸铁锂电池及其制备方法。
2、磷酸铁锂具有价格低廉，优异的循环性能及安全稳定性等优点，成为锂离子电池正极材料的主力。但体相结构中fe、o、p原子的排布限制了li+的传输，电池在大电流下容量衰减快，倍率性能差，故如何提高li+在lifepo4中的扩散速率从而提高其电池充放电容量以及放电电流成为关键。目前主要采取表面改性和元素掺杂的方式来提高导电性能，或者通过粒径纳米化的方式缩短li+扩散距离提高迁移能力。而磷酸铁锂的表面改性最主要的方式是进行碳包覆，但碳材料如碳纳米管、石墨烯等碳源虽然电化学性能优异，但是存在结构覆盖不均匀以及易团聚等问题。目前大多采用对碳纳米管进行酸化以达到改善其易团聚的缺陷，但是这种方法会破坏碳纳米管表面的结构。因此，本发明提供了一种非共价改性碳纳米管的方式，将低聚呋喃封端的聚乙二醇与碳纳米管混合，由于低聚呋喃封端的聚乙二醇具有两亲性，而呋喃作为一种具有π电子云的芳香环能够与碳纳米管表面形成π-π相互作用包括范德华相互作用力以及静电相互作用，从而低聚呋喃端能够很好地吸附于碳纳米管表面，而聚乙二醇亲水端则能够增强碳纳米管在水中的分散性，这种非共价改性的方式不仅改善了碳纳米管在分散时易团聚的缺陷，而且提升了碳纳米管在溶剂中的分散性。将改性的碳纳米管分散液与磷酸铁、碳酸锂等经烧结得到正极材料，碳纳米管表面的低聚呋喃封端的聚乙二醇在高温作用下裂解成碳网络，起着导电层的作用和粘结剂的作用，碳网络覆盖于磷酸铁锂表面从而形成了网状的快速导电网络，从而能够很好地提高li+在lifepo4中的扩散速率从而提高其电池充放电容量以及放电电流。
3、为实现上述目的，本发明提供了一种超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，包括如下步骤：
4、s1、将磷酸铁锂正极材料与导电材料、粘结剂加入到n-甲基吡咯烷酮中搅拌均匀后得到浆料，均匀涂覆于铝箔上，烘烤后压实得到正极极片；
5、s2、以上述正极极片为正极，以石墨为负极，聚丙烯膜为隔膜，组装后注入电解液后密封，即得电池。
6、进一步的，所述导电材料为乙炔黑。
7、进一步的，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯。
8、进一步的，所述磷酸铁锂正极材料与导电材料、粘结剂的质量比为100:3～5:2～6。
9、进一步的，所述正极浆料的固含量为40wt％。
10、进一步的，所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯，六氟磷酸锂的浓度为1mol/l，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为1:1:1。
11、优选的，所述超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，包括如下步骤：
12、s1、将磷酸铁锂正极材料与乙炔黑、聚偏二氟乙烯以质量比为100:3～5:2～6加入到n-甲基吡咯烷酮中搅拌均匀后得到浆料，正极浆料的固含量为40wt％，均匀涂覆于铝箔上，烘烤后压实得到正极极片；
13、s2、以上述正极极片为正极，以石墨为负极，聚丙烯膜为隔膜，组装后注入电解液后密封，电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯，六氟磷酸锂的浓度为1mol/l，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为1:1:1，即得电池。
14、所述磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
15、x1、将3-呋喃乙酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中，再加入n-溴代琥珀酰亚胺，在氮气气氛下室温搅拌16～24h，加入乙酸乙酯稀释后用水萃取3次，有机相合成后干燥、浓缩得到残余物，经乙醇重结晶用于下一步；
16、x2、将上一步的产物与甲氧基聚乙二醇-羟基混合后，升温除去水分，加入二氯甲烷、4-二甲氨基吡啶后滴加1mol/l二环己基碳二亚胺的二氯甲烷溶液，室温下搅拌40～60h后过滤，滤液加入乙醚后有沉淀出现，过滤，残余物干燥后与2-(三丁基锡烷基)呋喃一同加入到n,n-二甲基甲酰胺中，在氮气气氛下加入双三苯基磷二氯化钯，升温搅拌40～60h后加入乙醚稀释，有沉淀出现，过滤，残余物干燥即得低聚呋喃封端的聚乙二醇，将低聚呋喃封端的聚乙二醇与多壁碳纳米管以质量比10:1混合后加入到水中，得到10wt％改性碳纳米管分散液；
17、x3、按li2co3和fepo4的摩尔比为1:1称取后混合，并加入12wt％葡萄糖，球磨混合均匀后加入改性碳纳米管分散液，使得改性碳纳米管的添加量为1～5wt％，球磨均匀后经喷雾干燥后在以5℃/min的速率升温至700～800℃下煅烧4～6h得到磷酸铁锂正极材料。
18、进一步的，所述3-呋喃乙酸与n-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比为3～5:8。
19、进一步的，所述步骤x2中上一步的产物与甲氧基聚乙二醇-羟基、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺的摩尔比为5～15:5～10:1:1。
20、进一步的，所述步骤x2中升温搅拌的温度范围为50～60℃。
21、进一步的，所述步骤x2中残余物与2-(三丁基锡烷基)呋喃、双三苯基磷二氯化钯的摩尔比为1:4～5:0.1～0.25。
22、优选的，所述磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
23、x1、将3-呋喃乙酸加入到n,n-二甲基甲酰胺中，再加入n-溴代琥珀酰亚胺，3-呋喃乙酸与n-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比为3～5:8，在氮气气氛下室温搅拌16～24h，加入乙酸乙酯稀释后用水萃取3次，有机相合成后干燥、浓缩得到残余物，经乙醇重结晶用于下一步；
24、x2、将上一步的产物与甲氧基聚乙二醇-羟基混合后，升温除去水分，加入二氯甲烷、4-二甲氨基吡啶后滴加1mol/l二环己基碳二亚胺的二氯甲烷溶液，室温下搅拌40～60h后过滤，上一步的产物与甲氧基聚乙二醇-羟基、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺的摩尔比为5～15:5～10:1:1，滤液加入乙醚后有沉淀出现，过滤，残余物干燥后与2-(三丁基锡烷基)呋喃一同加入到n,n-二甲基甲酰胺中，在氮气气氛下加入双三苯基磷二氯化钯，残余物与2-(三丁基锡烷基)呋喃、双三苯基磷二氯化钯的摩尔比为1:4～5:0.1～0.25，升温搅拌40～60h后加入乙醚稀释，有沉淀出现，过滤，残余物干燥即得低聚呋喃封端的聚乙二醇，将低聚呋喃封端的聚乙二醇与多壁碳纳米管以质量比10:1混合后加入到水中，得到10wt％改性碳纳米管分散液；
25、x3、按li2co3和fepo4的摩尔比为1:1称取后混合，并加入12wt％葡萄糖，球磨混合均匀后加入改性碳纳米管分散液，使得改性碳纳米管的添加量为1～5wt％，球磨均匀后经喷雾干燥后以5℃/min的速率升温至700～800℃下煅烧4～6h得到磷酸铁锂正极材料。
26、本发明还提供了一种超大电流磷酸铁锂电池，由上述方法制备而成。
27、本发明的有益效果：
28、本发明通过将改性碳纳米管对磷酸铁锂进行包覆改善了磷酸铁锂材料的电子电导性差、离子电导性差的缺点，提高了材料在大电流下的充放电能力，提高了电池倍率性和循环性能，可以满足市场对高能量、高功率锂离子电池的需求。
1.一种超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述导电材料为乙炔黑。
3.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏二氟乙烯。
4.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料与导电材料、粘结剂的质量比为100:3～5:2～6。
5.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述正极浆料的固含量为40wt％。
6.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述电解液包括六氟磷酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯，六氟磷酸锂的浓度为1mol/l，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的体积比为1:1:1。
7.如权利要求1所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述磷酸铁锂正极材料的制备方法，包括如下步骤：
8.如权利要求7所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述3-呋喃乙酸与n-溴代琥珀酰亚胺的摩尔比为3～5:8；步骤x2中上一步的产物与甲氧基聚乙二醇-羟基、4-二甲氨基吡啶、二环己基碳二亚胺的摩尔比为5～15:5～10:1:1。
9.如权利要求7所述的超大电流磷酸铁锂电池的制备方法，其特征在于，所述步骤x2中升温搅拌的温度范围为50～60℃；步骤x2中残余物与2-(三丁基锡烷基)呋喃、双三苯基磷二氯化钯的摩尔比为1:4～5:0.1～0.25。
10.一超大电流磷酸铁锂电池，其特征在于，由权利要求1～9任一项所述的方法制备而成。
