[發(fā)明專利]SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111769274A
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱昭政;李文龍;趙育松;梁世碩
• 申請（專利權(quán)）人: 昆山寶創(chuàng)新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/48
• 分類號: H01M4/48;H01M4/62;H01M4/66;H01M4/139;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00;D01F9/08
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 王佳璐

本發(fā)明公開了SiOx?C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用，包括：SiOx?C復(fù)合纖維絲、碳包覆層和SEI膜層，所述SiOx?C復(fù)合纖維絲包括碳纖維和負(fù)載在所述碳纖維內(nèi)部或表面的氧化亞硅納米顆粒；所述碳包覆層包覆在所述SiOx?C復(fù)合纖維絲的至少部分表面；所述SEI膜層包覆在所述碳包覆層的至少部分表面。本發(fā)明所述SiOx?C復(fù)合纖維氈加工成一定厚度后可以直接裁剪成需要的尺寸，免除了負(fù)極集流體和粘結(jié)劑的使用，不但增加了電池的能量密度還減少了材料成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于目前消費市場對電動汽車的續(xù)航里程和單位里程的能耗要求越來越高，使得動力電池的研發(fā)越來越向高能量密度方向發(fā)展。其中負(fù)極材料從石墨向硅基材料的轉(zhuǎn)變可以明顯提升動力電池的能量密度。然而，由于硅材料充放電循環(huán)過程的體積效應(yīng)，導(dǎo)致目前產(chǎn)業(yè)界更傾向于使用硅氧材料作為動力電池的負(fù)極材料。硅氧負(fù)極材料的活性物質(zhì)為氧化亞硅。相比于石墨類負(fù)極材料，這種材料的導(dǎo)電性較差。而且隨著反復(fù)的充放電循環(huán)，氧化亞硅顆粒會發(fā)生粉化導(dǎo)致脫離導(dǎo)電體系，成為失效負(fù)極。傳統(tǒng)的氧化亞硅應(yīng)用于商業(yè)電池，通過與石墨材料物理摻混獲得一定的克容量，在負(fù)極片制備工藝中需要使用導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑構(gòu)成的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)將氧化亞硅納入負(fù)極導(dǎo)電體系。這種方式不但在工藝上費時費力，還使用大量粘結(jié)劑使得負(fù)極活性物質(zhì)含量難以得到進一步提高。粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑的使用還增加了電池的成本。

硅氧材料在首次充電過程中由于形成SEI膜和鋰硅酸鹽物質(zhì)消耗了大量Li源，導(dǎo)致此類材料的首次效率較低。如何提高此類材料的首效成為目前產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界研究的重點。其中，在制成負(fù)極片之前對硅氧材料表面進行人工SEI合成是一個解決上述問題的有效途徑。

SEI的形成對電極材料的性能產(chǎn)生至關(guān)重要的影響。SEI具有有機溶劑不溶性，在有機電解質(zhì)溶液中能穩(wěn)定存在，并且溶劑分子不能通過該層鈍化膜，從而能有效防止溶劑分子的共嵌入，避免了因溶劑分子共嵌入對電極材料造成的破壞，因而大大提高了電極的循環(huán)性能和使用壽命。然而，SEI的形成消耗了部分鋰離子，使得首次充放電不可逆容量增加，降低了電極材料的充放電效率。由此，電極材料表面SEI的研究仍有待進一步深入。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明所述SiOx-C復(fù)合纖維氈加工成一定厚度后可以直接裁剪成需要的尺寸，免除了負(fù)極集流體和粘結(jié)劑的使用，不但增加了電池的能量密度還減少了材料成本。

在本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述SiOx-C復(fù)合纖維氈負(fù)極材料包括：

SiOx-C復(fù)合纖維絲，所述SiOx-C復(fù)合纖維絲包括碳纖維和負(fù)載在所述碳纖維內(nèi)部或表面的氧化亞硅納米顆粒；

碳包覆層，所述碳包覆層包覆在所述SiOx-C復(fù)合纖維絲的至少部分表面；

SEI膜層，所述SEI膜層包覆在所述碳包覆層的至少部分表面。