[發(fā)明專利]一種硅基負(fù)極片及其制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110367545.6
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113363408A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹改芳;王軍華
• 申請（專利權(quán)）人: 萬向一二三股份公司;萬向集團(tuán)公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/1391;H01M4/1395;H01M4/62;H01M4/131;H01M4/134;H01M10/0525
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;薄盈盈

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基負(fù)極片及其制備方法、鋰離子電池，包括以下步驟：（1）將粘結(jié)劑、第一分散劑和添加劑混合攪拌均勻，得到粘結(jié)混合物；（2）將硅負(fù)極材料、步驟（1）得到的粘結(jié)混合物和導(dǎo)電劑加入第二分散劑中，攪拌混合得漿料；（3）將漿料涂布在集流體上，烘干、切片即制得硅基負(fù)極片。本發(fā)明通過調(diào)控分散劑和粘結(jié)劑的組成，增強(qiáng)粘結(jié)劑與活性材料以及集流體之間的鍵合作用，抑制硅基材料的體積效應(yīng)，抑制電極活性物質(zhì)與集流體的脫落，提升鋰離子電池的循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅基負(fù)極片及其制備方法、鋰離子電池。

背景技術(shù)

隨著高能量密度鋰離子電池需求的不斷上漲，硅負(fù)極由于其10倍與商業(yè)化石墨負(fù)極的克容量3579mAh/g^-1成為最具發(fā)展前景的負(fù)極材料，受到了廣泛關(guān)注。然而，由于在充放電過程中鋰離子的重復(fù)脫嵌會(huì)導(dǎo)致硅負(fù)極材料體積發(fā)生300％以上的膨脹和收縮，由此產(chǎn)生的機(jī)械作用力會(huì)使硅基材料逐漸粉化，造成結(jié)構(gòu)坍塌，最終導(dǎo)致電極活性物質(zhì)與集流體脫落，喪失電接觸，因此，會(huì)嚴(yán)重影響其鋰離子電池的循環(huán)性能。

目前，被廣泛研究得硅基負(fù)極主要通過硅單質(zhì)納米化降低其粉化程度，或通過碳材料包覆抑制硅的體積效應(yīng)，但硅碳負(fù)極由于其在充放電過程中較大的體積膨脹和收縮存在著衰減較快的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種硅基負(fù)極片的制備方法，制備方法簡單，對設(shè)備無特殊要求，易于產(chǎn)業(yè)化。

本發(fā)明還提供了一種由上述制備方法制得的硅基負(fù)極片。

本發(fā)明還提供了一種包含上述硅基負(fù)極片的鋰離子電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種硅基負(fù)極片的制備方法，包括以下步驟：

(1)將粘結(jié)劑、第一分散劑和添加劑混合攪拌均勻，得到粘結(jié)混合物；

(2)將硅負(fù)極材料、步驟(1)得到的粘結(jié)混合物和導(dǎo)電劑加入第二分散劑中，攪拌混合得漿料；

(3)將漿料涂布在集流體上，烘干、切片即制得硅基負(fù)極片。

本發(fā)明通過調(diào)控分散劑和粘結(jié)劑的組成，增強(qiáng)粘結(jié)劑與活性材料以及集流體之間的鍵合作用，抑制硅基材料的體積效應(yīng)，抑制電極活性物質(zhì)與集流體的脫落，提升鋰離子電池的循環(huán)性能。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述電極粘結(jié)劑、添加劑和第一分散劑的質(zhì)量比為(2～20):(0.5～2)：(60～98)。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述添加劑為甲基磺酸。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述粘結(jié)劑為羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠或聚丙烯酸。

作為優(yōu)選，步驟(1)中，所述第一分散劑和第二分散劑為水。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述硅負(fù)極材料為氧化亞硅或硅碳復(fù)合材料。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述導(dǎo)電劑為炭黑和碳纖維的混合物。

作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述硅負(fù)極材料、粘結(jié)混合物和導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(3～5):1:1。

一種由上述任一所述的制備方法制得的硅基負(fù)極片。

一種包含上述硅基負(fù)極片的鋰離子電池。

因此，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明通過調(diào)控分散劑和粘結(jié)劑的組成，增強(qiáng)粘結(jié)劑與活性材料以及集流體之間的鍵合作用，抑制硅基材料的體積效應(yīng)，抑制電極活性物質(zhì)與集流體的脫落，提升鋰離子電池的循環(huán)性能；

(2)制備方法簡單，對設(shè)備無特殊要求，易于產(chǎn)業(yè)化。

具體實(shí)施方式