[發明專利]硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料及其制備方法以及由其制備得到的鋰離子電池負極

有效

• 申請號: 202110138359.5
• 申請日: 2021-02-01
• 公開（公告）號: CN112952029B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 王紅偉;李少剛;李洪濤;郝世偉;柯克
• 申請（專利權）人: 河南克能新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/134;H01M4/38;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 尹婷婷

本發明公開了一種硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料及其制備方法以及由其制備得到的鋰離子電池負極，所述硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料的制備方法為：將氣相二氧化硅超聲分散在膠液中，得到混合膠液；將碳材料和導電劑干混至混合均勻，然后在干混的同時向其中噴淋混合膠液，噴淋完成后得到復合材料；將復合材料投入勻漿罐內進行攪拌捏合，同時加入去離子水對復合材料進行分散，分散均勻后加入丁苯橡膠乳液(SBR乳液)，進行低速分散；最后經真空脫泡處理即可；本發明使用噴霧方式將氣相二氧化硅與碳材料進行復合相較于傳統機械攪拌的方式制備出的漿料均一性及穩定性更好，同時可提高極片各部位的面電阻的一致性，并可降低極片的面電阻。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，具體涉及一種硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料及其制備方法以及由其制備得到的鋰離子電池負極和電池。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環壽命長、低成本、無記憶效應等優越的性能，因此其在日常生活和工業領域得到了廣泛的應用。商業化的鋰離子電池主要以石墨類材料作為負極材料，其理論比容量只有372mAh/g，無法滿足電動汽車和混合動力汽車的發展需求，因此一些原材料供應商開發出比能量更高的硅碳負極材料/硅氧碳負極材料，根據原材料供應商的產品，電芯制造商往往購買其原材料進行不同比例的石墨與硅碳/硅氧材料的物理攪拌混合，制備出的漿料穩定性差，同時涂覆出的極片面電阻率差異也較大，最終導致電芯一致性不好，影響產品使用。

為了提高電芯的能量密度，一些科研所及公司開始大規模使用純硅碳材料作為電芯的負極原材料來進行研究及制備電芯，但是硅在電化學嵌鋰過程中會產生巨大的材料體積變化(300％)，強烈的機械應力導致電極材料與集流體之間喪失接觸，同時硅在循環過程中的粉化也會造成電極可逆比容量的迅速衰減，這些因素是導致硅碳負極漿料制備的體系電芯在循環性能方面較差，無法比擬純石墨體系。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料的制備方法，該制備方法簡單，操作方便，可制備得到均一穩定的鋰離子電池負極漿料。

本發明還提供了一種硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料，采用本發明的制備方法進行制備，本發明的硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料烘干后，碳顆粒均勻分散，導電劑鉸聯在碳顆粒之間，碳顆粒表面包覆一層納米級別硅氧材料的負極材料。

本發明還提供了一種鋰離子電池負極，由所述硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料涂覆在負極集流體上制備得到，其為面電阻極差較小的極片，負極材料中的硅氧碳基負極材料在首次嵌鋰過程中能與金屬Li發生反應原位生成Li₂0，Li₄Si0₄和Si，其中Li₂O和Li₄Si0₄為惰性成分，不再參與電極反應，是不可逆容量的主要來源，同時這些惰性成分能與活性物質Si均勻分散，在一定程度上有效緩沖Si在嵌脫鋰過程中的體積膨脹，從而提高電芯的循環性能。

本發明采取的技術方案為：

一種硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將氣相二氧化硅超聲分散在膠液中，得到混合膠液；

(2)將碳材料和導電劑干混至混合均勻，然后在干混的同時向其中噴淋混合膠液，噴淋完成后得到復合材料；

(3)將復合材料投入勻漿罐內進行攪拌捏合，同時加入去離子水對復合材料進行分散，分散均勻后加入丁苯橡膠乳液(SBR乳液)，進行低速分散；

(4)將步驟(3)得到的漿料進行真空脫泡處理，即可得到所述硅氧碳鋰離子電池復合負極漿料。

進一步地，所述膠液為CMC膠液、SA膠液、PAA膠液、PEG膠液中的任意一種。

所述CMC膠液的固含量為1～8％。