[發明專利]一種鋰離子電池負極及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202110892574.4
• 申請日: 2021-08-04
• 公開（公告）號: CN113555524B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 朱朋輝;劉浩;婁帥賓
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/62;H01M4/139;H01M10/0525
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種鋰離子電池負極及其制備方法和鋰離子電池。本發明的一種鋰離子電池負極包括負極片基材以及設置于所述負極片基材至少一側表面的鋰層；所述的負極片基材包括負極片集流體以及設置于所述負極片集流體至少一側表面的負極材料層；所述負極材料層由包括導電劑、含有第一官能團的硅基材料和含有第二官能團的粘結劑的原料制備得到；表面修飾第一官能團包括氨基和/或羥基；所述第二官能團包括羧基。本發明的鋰離子電池負極可有效抑制電池循環過程中的膨脹問題，改善鋰離子電池的首次庫倫效率，顯著提升鋰離子電池的循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體而言，涉及一種鋰離子電池負極及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其能量密度高、使用壽命長等特點逐漸占據了電動汽車的主流市場，電動汽車的快速發展對鋰離子電池的能量密度提出了越來越高的要求。由于商用石墨負極材料理論克容量較低，影響鋰離子電池能量密度的提升，因此采用摻雜克容量更高的硅基、錫基等負極材料，但這類材料受限于自身電化學反應機理，不可逆容量較高，首次庫倫效率較低，進而影響正極材料克容量發揮。

而摻雜硅基等材料不可避免的會因為膨脹問題導致負極片的反彈大，顆粒間接觸差，進而導致電池性能的衰減，同時為解決負極材料首次庫倫效率低的問題，通常采用負極預鋰技術來彌補不可逆容量的損失，目前負極預鋰主要是使用鋰箔或鋰粉進行預鋰來達到改善首效的目的，然而鋰箔及鋰粉存在造價高、制備困難等缺點，且鋰粉的制備存在較大的危險性與不可控性；鋰箔預鋰對環境的要求苛刻、預鋰不均勻、生產效率和利用率低等，導致生產成本提高，不利于實現大規模生產。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種鋰離子電池負極，可有效抑制電池循環過程中的膨脹問題，具有優異的首次庫倫效率，提升鋰離子電池的循環性能。

本發明的另一個目的在于提供一種鋰離子電池負極的制備方法，簡單易行，可控性好，安全度高。

本發明的另一個目的在于提供一種鋰離子電池，具有較高的首效，優異的循環性能，使用壽命較長。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種鋰離子電池負極，包括負極片基材以及設置于所述負極片基材至少一側表面的鋰層；

所述的負極片基材包括負極片集流體以及設置于所述負極片集流體至少一側表面的負極材料層；所述負極材料層由包括導電劑、表面修飾第一官能團的硅基材料和含有第二官能團的粘結劑的原料制備得到；

所述第一官能團包括氨基和/或羥基；

所述第二官能團包括羧基。

優選地，所述導電劑、含有第一官能團的硅基材料和含有第二官能團的粘結劑的質量比為(0.5～1.5)：(95～97)：(2～4)。

優選地，所述硅基材料包括硅碳復合材料、硅的氧化物和硅單質中的至少一種；

優選地，所述硅碳復合材料中，以質量百分比計，碳材料為0.5％～10％，硅材料為90％～99.5％；

優選地，所述硅材料包括氧化亞硅和二氧化硅中的至少一種；

優選地，所述碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳和軟碳中的至少一種；

優選地，所述人造石墨包括一次顆粒石墨和/或二次顆粒石墨。

優選地，所述含有第一官能團的硅基材料的制備方法，包括以下步驟：

將硅基材料與氧化劑或含有第一官能團的溶液混合并進行反應。

優選地，所述氧化劑包括過氧化氫和硫酸的混合液；