[發明專利]一種硅基負極漿料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110438312.0
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN112952072A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 閆永思;孫化雨;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 遠景動力技術（江蘇）有限公司;遠景睿泰動力技術（上海）有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/38;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種硅基負極漿料，所述硅基負極漿料包括硅基活性物質、PEDOT/PSS分散液和粘結劑的組合；所述PEDOT/PSS分散液中的PEDOT/PSS復合材料可以包覆在硅基活性物質的表面形成包覆層，且包覆層具有良好的柔性和優異的導電性；當硅基活性物質發生體積變化時，包覆層不會發生脫落和變形，進而可以保證利用所述硅基負極漿料制備得到的硅基負極極片具有較低的體積電阻率，且采用所述硅基負極極片制備得到的鋰離子電池具有較低的DCR以及較高的循環容量保持率，具有重要的研究價值。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種硅基負極漿料及其制備方法和應用。

背景技術

伴隨著鋰離子電池不斷地發展和進步，對鋰離子電池倍率、循環容量保持率、能量密度等方面都有著更高的要求。目前，石墨負極在全電池中的克容量發揮已經達到355mAh/g，達到理論值的95％以上，其應用已經接近極限。硅基負極材料由于豐富的儲量和超高的理論比容量正逐漸成為電池企業和鋰電材料改善負極的最優選擇，是最具潛力的下一代鋰離子電池負極材料之一，為了追求更高能量密度，使用含硅材料作為負極活性物質是一種有效的手段。

但是，含硅負極材料在實際使用過程中也存在較為明顯的缺點，主要表現在：電池的充放電過程中會引起硅體積的嚴重膨脹，巨大的體積效應導致活性物質層與銅集流體層的脫落，從而失去電子導電性；另外，含硅負極材料的膨脹收縮，會導致活性物質之間產生空隙，隨著循環的進行，活性物質的空隙密度增加，空隙的寬度也增大，使得電子傳輸變差，電化學極化增加，電池性能下降。

含硅負極材料在充放電過程中的膨脹收縮是不可避免的，現有技術中一般通過調節負極漿料中的配方或改進負極極片的制作方法來解決上述問題。

CN106898755A公開了一種高穩定的鋰離子電池用硅碳負極材料及其制備方法，所述硅碳負極材料由硅碳復合材料，N、S共摻雜多孔碳和石墨烯組成，其中硅碳復合材料是在單質硅表面包覆一層有機物裂解碳形成的，占硅碳負極材料含量的5～50w％，N、S共摻雜多孔碳材料占硅碳負極材料含量的40～85w％，最外層為石墨烯，占硅碳負極材料含量的0.5～10％。該方法主要利用單質硅表面包覆一層有機物裂解碳來緩解單質硅的體積膨脹。

CN105406039A公開了一種硅碳負極漿料及其制備方法，該硅碳負極漿料組分包括丙烯腈多元共聚LA型水性電極粘結劑、炭黑Super-p導電劑、單臂碳納米管懸浮乳液、硅碳/碳納米管復合負極材料和去離子水。該負極漿料制備方法是丙烯腈多元共聚LA型水性電極粘結劑與去離子水加入行星攪拌機中攪拌，制備粘結劑溶液靜置備用；炭黑Super-p導電劑粉體與單臂碳納米管懸浮乳液放入行星球磨機中球磨濕混；混合好的兩種導電劑與硅碳/碳納米管復合負極材料放入行星攪拌機中進行稠料攪拌；加入粘結劑溶液混合攪拌，最后加入去離子水攪拌調節負極漿料粘度，漿料過篩。該方法主要利用碳納米管導電劑和丙烯腈多元共聚水分散液粘結劑進而較好的延展性，可以承受硅碳復合負極材料體積的反復膨脹與收縮，進而提高了材料的循環性能。

CN107819105A公開了一種硅碳負極極片的制作方法，包括如下步驟：將硅碳負極漿料均勻涂覆在銅箔集流體的兩面得到硅碳負極極片，其中，銅箔集流體上帶有均勻分布的微孔，銅箔集流體的一面為A面，另一面為B面；涂覆工藝為：先在A面涂覆重量不超過1/4面密度的硅碳負極漿料，紅外烘干，再在A面涂覆剩余的硅碳負極漿料，烘干，然后涂覆B面，烘干得到硅碳負極極片；或先在A面涂覆重量不超過1/4面密度的硅碳負極漿料，紅外烘干，然后涂覆B面，烘干，再在A面涂覆剩余的硅碳負極漿料，烘干得到硅碳負極極片。其制備得到的硅碳負極極片采用了多層結構，底層采用的是石墨負極，上層采用的是硅碳負極，硅碳負極的膨脹主要由底層石墨進行吸收。