[發(fā)明專利]一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片的制備方法及其產(chǎn)品

在審

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• 申請日: 2021-08-30
• 公開（公告）號: CN113782712A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔大祥;王金;張芳;盧玉英;葛美英;王亞坤;焦靖華;張放為;顏雪冬
• 申請（專利權(quán)）人: 上海納米技術(shù)及應(yīng)用國家工程研究中心有限公司;寧波維科電池有限公司;寧波職業(yè)技術(shù)學院
• 主分類號: H01M4/1393
• 分類號: H01M4/1393;H01M4/1395;H01M4/36;H01M4/38;H01M4/583;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司 31208
• 代理人: 董梅

本發(fā)明公開了一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片的制備方法及其產(chǎn)品，包括制備涂炭銅箔、制備不同比例的電極漿料和將漿料A和漿料B按照不同的順序涂在涂炭銅箔上，形成炭層?漿料層這樣的梯次結(jié)構(gòu)。采用該方法得到的電池極片，減小了電池內(nèi)阻，緩解了嵌鋰過程中的體積膨脹，極大提升了電池的倍率性能和循環(huán)性能。操作簡單易行，可控性高，適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片的制備方法及其產(chǎn)品。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有高能量密度，使用方便等優(yōu)點，廣泛用于便攜式電子設(shè)備、電動工具、混合電動/全電動汽車等領(lǐng)域。隨著適用領(lǐng)域的擴大和要求的提高，鋰離子電池正在向追求輕量化、小型化方向發(fā)展。目前，商用的石墨負極理論容量為372mAh/g，在全電池中的克容量已達到355mAh/g，基本上是應(yīng)用的極限值了。因此，高容量的電極材料越來越受到關(guān)注。其中，硅碳負極材料由于儲量和超高的比容量，正成為電池企業(yè)的優(yōu)選。

但是，硅碳材料存在明顯的缺點，主要有以下幾個方面：1）在充放電過程中，嵌脫鋰引起硅體積膨脹，體積效應(yīng)嚴重影響了電池的電化學性能；2）硅材料自身導電性比較差，造成電池首效很低，限制了電池容量的發(fā)揮。

因此，緩解充放電過程中的體積膨脹和提升材料及極片的導電性至為關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明目的在于提供一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于：提供一種上述方法制備得到的梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片產(chǎn)品。

本發(fā)明目的通過下述方案實現(xiàn)：一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片的制備方法，包括如下工藝過程 ：

1）制備涂炭銅箔：選取高導電材料作為導電劑，和粘結(jié)劑按一定比例混合調(diào)漿，涂在銅箔上；

2）制備不同比例的電極漿料：將硅碳活性材料，導電劑和粘結(jié)劑按不同配比混合調(diào)漿成兩份不同濃度的漿料A和漿料B；

3）將漿料A和漿料按照不同的順序涂在涂炭銅箔上，形成炭層-漿料層這樣的梯次結(jié)構(gòu)。

其中，粘結(jié)劑可選擇電池染料通用的CMC等。

較優(yōu)的，銅箔集流體的厚度為6-12um。

較優(yōu)的，步驟1）中導電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為1：1。

較優(yōu)的，步驟2）中漿料A，硅碳活性材料，導電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為9：0.5：0.5；漿料B硅碳活性材料，導電劑和粘結(jié)劑的質(zhì)量比為4：2：1。

較優(yōu)的，步驟1）中，涂炭的厚度為2um。

較優(yōu)的，步驟2）中，漿料A的厚度為75um，漿料B的厚度為25um，或漿料A的厚度為25um，漿料B的厚度為75um。

本發(fā)明還提供了一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片，根據(jù)上述方法制備得到。

本發(fā)明通過碳層提高了活性材料與集流體的接觸面積，一定程度提高了導電性，降低了內(nèi)阻。不同比例梯度電極結(jié)構(gòu)，緩解了電池循環(huán)過程中的體積膨脹，從而很好的改善了電池的電化學性能。本發(fā)明步驟操作簡單，條件易控，便于大規(guī)模生產(chǎn)，節(jié)省了大量成本和時間，且大大改善了電池的電化學性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電極制備流程圖；

圖2是本發(fā)明的電池循環(huán)性能對比圖。

具體實施方式

實施例1

一種梯次結(jié)構(gòu)硅碳負極極片，如圖1，按如下步驟制備：

1）制備涂炭銅箔：選取高導電材料石墨烯作為導電劑，和粘結(jié)劑按1：1比例混合調(diào)漿，涂在銅箔上，碳層厚度為2μm，在110℃下，真空干燥后備用；