[發明專利]一種鋰離子電池負極片及其二次電池

有效

• 申請號: 201410263444.4
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104810505A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 葛民民;石先興;呂豪杰
• 申請（專利權）人: 萬向A一二三系統有限公司;萬向電動汽車有限公司;萬向集團公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

技術領域

????本發明涉及鋰離子電池領域，尤其是涉及一種鋰離子電池負極片及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著電子電器向小型化、高能化、便攜化的方向發展，以及油氣等天然能源的逐漸短缺，化學電源開始受到人們前所未有的關注。隨著科技的進步，人們迫切需要一種高能量密度的電池來適應各種電器的小型化、超薄化發展趨勢。硅是目前所發現的具有最高理論儲鋰容量的負極材料(Li22Si5，4200mAh/g)，其比容量遠遠高于目前商品化的石墨負極材料(約340mAh/g)。硅的電壓平臺略高于石墨，在充放電時不會引起表面沉積鋰的現象，安全性能優于石墨負極材料;?但硅負極材料在首次充電形成SEI膜的過程中，需要消耗大量的鋰，致使電池首次庫倫效率低下，影響電池的容量發揮。同時硅負極材料存在嚴重的體積效應，會導致材料的結構崩塌和電極材料從集流體剝落，從而造成電極的循環性能不穩定。目前國內外克服硅基負極材料的容量衰減、電極粉化都是從硅負極材料本身入手，通過硅的金屬合金、硅碳的復合、納米化特殊結構硅負極材料，如球形結構、核殼結構、多孔結構等等方法來提高。

中國專利CN101777641A公開了一種鋰電池負極片及制備方法改善了石墨負極片的結構，增強了安全性能，但局限于石墨材料作為負極，沒有從根本上解決負極材料的容量問題。中國專利CN102315425A公開了一種鋰電池負極片的制作方法，對石墨負極進行了不同的排列從而節約材料，但是依然局限于石墨材料作為負極，無法解決石墨材料作為負極的容量限制問題。文獻《大阪鈦業科技生產高性能鋰電池負極材料SiO》（無機鹽工業，Inorganic?Chemicals?Industry，2013）測試了硅基負極材料相對于石墨負極材料的性能優化，但是沒有應用于實際生產，尚處于實驗室理論階段。文獻《鋰離子電池硅負極材料衰退機理的研究進展》（馬增勝，周益春，劉軍，力學進展，2013）聚焦了硅基負極材料的性能研究，從理論上預測了硅基負極材料的退化效益，同時也肯定了硅基負極材料的優越性，但是將其運用于實際生產的經驗卻沒有。中國專利CN101228652A公開了一種鋰離子二次電池用負極、其制造方法以及使用該負極的鋰離子二次電池，提出了負極硅基極片在初次充放電后會氧化從而導致產生裂紋，因此采用了層上蒸鍍鋰，但是對于電池容量和循環性能沒有太大的改善。

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發明內容

為解決負極材料在儲鋰容量提高的同時增強鋰電池的充放電性能及安全性能，我們提出了一種鋰離子電池負極片及其制備方法，改善了電池容量和循環性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：本發明提供一種鋰離子電池負極片，所述鋰離子電池負極片，包括集流體和硅基負極材料。在傳統工藝上增加了一層鍍鋰層，在初次充放電后，通過鍍鋰層與負極材料進行反應，從而修復被氧化的硅，保證電池的循環性能和電池容量。上述鋰離子電池負極片的集流體為銅箔，且其厚度為6-20μm。上述鋰離子電池硅基負極材料由質量百分比為70-95%負極活性物質，1-20%導電劑，1-10%粘結劑和0.2-5%的鋰層組成；上述負極活性物質選用硅碳復合材料；上述導電劑選用導電炭黑、超導碳、導電石墨、鱗片石墨、碳納米管中的一種或幾種；上述粘結劑選用羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠粘結劑中的一種或幾種混合物。上述鋰離子電池硅基負極材料克容量達450mAh/g以上。

上述鋰離子電池鍍鋰層選用高純鋰靶材，純度大于99.95%。高純度鋰更易和氧化硅反應修復負極片。

本發明的一種鋰離子電池負極片的制備方法包括如下步驟：

（1）???選用所述集流體和所述硅基負極材料制作的硅基基體極片作為基片；

集流體上涂布一層硅基負極材料，上述硅基負極材料的制備方法是，將1-10重量份的羧甲基纖維素鈉加入80-100重量份的去離子水中，攪拌2-24小時后加入1-20重量份的導電劑，攪拌1-3小時，然后分兩次等量共加入70-96重量份的硅基負極活性物質進行攪拌，兩次加入操作間隔30min，攪拌2-4小時后再加入1-10重量份的丁苯橡膠溶液，漿料粘度調整在800-6000cps之間，得硅基負極材料漿料。上述在集流體上涂布硅基負極材料的方法是，預留極耳位置，將制得的硅基負極材料漿料均勻涂覆在集流體上，涂布面密度為60-300g/m²，涂布烘烤溫度為60-110℃，壓實密度為：1.0-2.2g/cm³,碾壓后極片進行沖片，極片于60-120℃的烘箱中烘烤6-15小時，分切后作為基片；?