[發明專利]一種鋰離子電池的硅碳復合負極極片及其制備方法

在審

• 申請號: 201610154249.7
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105576185A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 趙家興;孔令麗;張克軍;孫杰
• 申請（專利權）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/139;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M4/66;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 閆俊芬

1.一種鋰離子電池的硅碳復合負極極片，其特征在于，包括負極集流 體，所示負極集流體的表面涂覆有一層硅碳負極活性材料層；

所述硅碳負極活性材料層包含質量百分比為80％～99.5％的硅碳復合材 料、0％～15％的石墨烯導電劑、0％～15％的碳納米管導電劑、0％～15％的炭黑 導電劑和0.2％～20％的粘結劑。

2.如權利要求1所述的硅碳復合負極極片，其特征在于，所述負極集 流體為銅箔或者表面具有涂層的銅箔；

所述銅箔表面具有的涂層為采用石墨、石墨烯、碳納米管、無定型碳、 導電炭黑、乙炔黑、導電炭黑SuperP中的至少一種材料涂覆形成的涂層。

3.如權利要求1所述的硅碳復合負極極片，其特征在于，所述硅碳復 合材料中包含的硅材料與碳材料的質量比為1:(0.1～100)；

所述硅材料為納米硅、氧化硅、氧化亞硅或含硅合金；所述碳材料為硬 碳、軟碳、天然石墨、人造石墨或中間相碳微球。

4.如權利要求1所述的硅碳復合負極極片，其特征在于，所述石墨烯 導電劑包含單層石墨烯、多層石墨烯和改性石墨烯中的至少一種；

所述碳納米管導電劑包含單壁碳納米管、多壁碳納米管和改性碳納米管 中的至少一種；

所述炭黑導電劑包含石墨、無定型碳、乙炔黑和導電炭黑SuperP中的 至少一種；

所述粘結劑包含羧甲基纖維素CMC、丁苯橡膠、聚偏氟乙烯、聚四氟 乙烯、環氧樹脂、聚乙烯醇、聚酰亞胺和聚丙烯酸中的至少一種。

5.一種鋰離子電池的硅碳復合負極極片的制備方法，其特征在于，包 括以下步驟：

第一步，將羧甲基纖維素CMC粉末加入到去離子水中，調配到膠液的 固含量為0.1％～10％，然后攪拌均勻，獲得CMC膠；

第二步，將石墨烯、碳納米管和炭黑導電劑加入到所述羧甲基纖維素 CMC膠中，然后攪拌均勻得到導電膠；

第三步，向所述導電膠中同時加入碳材料和硅材料，攪拌均勻后，加入 去離子水調整導電膠的固含量至35％～55％，然后再次攪拌均勻混合在一起， 獲得包含硅材料和碳材料的導電膠；

第四步，向所述包含硅材料和碳材料的導電膠中繼續加入丁苯橡膠，攪 拌均勻獲得漿料；

第五步，將獲得所述漿料進行過濾；

第六步，將所述經過過濾的漿料涂布在負極集流體表面，并同時通過放 到烤箱里的風機進行鼓風，實現加熱烘干，最終獲得硅碳復合負極極片。

6.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在第一步中，所述羧 甲基纖維素CMC粉末和去離子水之間的質量比為1:(10～1000)；

在第二步中，所述石墨烯、碳納米管、炭黑導電劑和CMC膠之間的質 量比為：(0～15)：(0～15)：(0～15)：100；

在第四步中，所述丁苯橡膠與所述包含硅材料和碳材料的導電膠之間的 質量比為1:(10～1000)。

7.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，在第一步中，以 100rpm～800rpm的攪拌速度攪拌4h～24h；

在第二步中，以1500rpm～4000rpm的攪拌速度攪拌0.5h～2.5h；

在第四步中，以100rpm～800rpm的攪拌速度攪拌10min～30min。

8.如權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第三步具體為： 向所述導電膠中同時加入碳材料和硅材料后，先用100rpm～800rpm的攪拌速 度攪拌15min～60min，然后用1500rpm～4000rpm的攪拌速度攪拌2h～6h，加 入去離子水調整導電膠的固含量至35％～55％，再用1500rpm～4000rpm的攪 拌速度攪拌0.5h～1.5h，獲得包含硅材料和碳材料的導電膠。