[發明專利]一種鋰電池硅碳負極片及其制備方法

在審

• 申請號: 202011506855.3
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN114649503A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 楊英龍;謝汝達;傅麗;劉晨敏
• 申請（專利權）人: 懋青愷有限公司
• 主分類號: H01M4/131
• 分類號: H01M4/131;H01M4/134;H01M4/38;H01M4/48;H01M4/62;H01M4/1391;H01M4/1395;H01M10/0525;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 深圳市蘭鋒盛世知識產權代理有限公司 44504
• 代理人: 羅炳鋒

1.一種鋰電池硅碳負極片，其特征在于，所述硅碳負極片由涂覆漿料的銅箔構成，硅碳負極片涂覆漿料的厚度為65-85um，活性材料負載量為6.5 mg/cm²-8.5mg/cm²；所述的漿料包含硅碳粉體、粘結劑和導電劑，按質量百分比，硅碳粉體、粘結劑與導電劑的比例為88%-92% ：4%-6% ：4%-6%；

其中，所述硅碳粉體包含硅材料、石墨和有機裂解碳，壓實密度為1-1.3 g/cm³；所述粘結劑包含羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠以及添加劑十二烷基硫酸鈉；所述導電劑包含導電碳黑和碳納米管；

所述的硅碳負極片，在半電池0.2C條件下克容量發揮為450mAh/g-700 mAh/g, 首次庫侖效率為83%-88%，循環100次后容量保持率為86%-92%。

2.根據權利要求1所述的硅碳負極片，其特征在于，所述硅材料為納米級硅粉、微米級氧化亞硅，或者兩者的混合物；其中硅粉的粒徑為30-70 nm、氧化亞硅的粒徑為3-7um。

3.根據權利要求1所述的鋰電池硅碳負極片，其特征在于，所述有機裂解碳通過添加瀝青作為有機碳前驅體，與石墨、硅材料通過球磨進行充分混合之后再經過高溫裂解得到。

4.根據權利要求3所述的鋰電池硅碳負極片，其特征在于，所述硅材料與瀝青、石墨的質量百分比為8%-12% ：5%-10% ：78%-87%。

5.根據權利要求1所述的鋰電池硅碳負極片，其特征在于，所述十二烷基硫酸鈉與丁苯橡膠的質量百分比為0-0.3% ：99.7%-100%，羧甲基纖維素鈉與添加了十二烷基硫酸鈉的丁苯橡膠的質量比為1：1。

6.根據權利要求1所述的鋰電池硅碳負極片，其特征在于，所述碳納米管的質量百分比為0-5%，其原始狀態為固含量5%-6%的碳納米管水性分散液。

7.一種權利要求1-4中任一項所述鋰電池硅碳負極片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:

1）將硅材料、瀝青、石墨三種材料按比例稱重，并置于球磨機中充分混合，之后在惰性氣體保護下，在管式爐中對上述粉體進行高溫碳化處理，得到所述的硅碳粉體；

2）將丁苯橡膠以及添加劑十二烷基硫酸鈉按比例預混合，得預混合物，之后加入與預混合物相同比例的羧甲基纖維素鈉，最后添加碳納米管溶液，并充分混合，得混合溶液；

3）將所述的硅碳粉體和導電碳黑按比例混合，并充分研磨，將研磨好的粉體加上述混合溶液中，并充分混合；

4）加入適量的去離子水調節漿料的粘度，得硅碳負極漿料；

5）在集流體上涂布硅碳負極漿料，烘干得到硅碳負極片。

8.根據權利要求7所述的鋰電池硅碳負極片的制備方法，其特征在于，所述高溫碳化的溫度為600-1000^oC，時間為3-8小時。

9.根據權利要求7所述的硅碳負極片的制備方法，其特征在于，所述硅碳負極漿料的粘度為1500-3000cP。

10.根據權利要求7所述的鋰電池硅碳負極片的制備方法，其特征在于，所述硅碳負極漿料的涂布厚度為280-320um, 烘干后硅碳負極材料的涂覆厚度為65-85um, 活性材料的負載量為6.5-8.6mg/cm²。