[實用新型]一種低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池

有效

• 申請號: 202220230746.1
• 申請日: 2022-01-27
• 公開（公告）號: CN217641407U
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 楊春樂;張越超;高秀玲
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M10/0525;H01M4/38;H01M4/62;H01M4/64
• 代理公司: 天津企興智財知識產權代理有限公司 12226
• 代理人: 石倩倩

本實用新型提供了一種低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池，包括集流體及由內而外依次涂敷于集流體上的多層硅碳層，不同硅碳層的膨脹率由內而外依次減小。本實用新型所述的低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池在集流體外設置了至少兩層硅碳層，外層使用膨脹率較低的硅碳電極材料，內層使用膨脹率較高的硅碳電極材料，通過外層對內層的束縛作用，能夠抑制硅碳電極表面的膨脹，防止發生破裂、粉化，降低電池容量衰減速率。

技術領域

本實用新型屬于鋰離子電池配件領域，尤其是涉及一種低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池。

背景技術

隨著對能量密度要求的不斷提升，石墨負極材料由于受到理論容量372mAh/g的制約，壓實密度經過幾年的提升，也基本達到了極限，硅碳負極材料成為一種高能量密度要求的負極材料，硅的理論容量可達4200mAh/g。

但是硅碳負極片表面的束縛力很小，因此極片表面、或靠近表面的硅膨脹非常嚴重，產生嚴重的裂紋，硅碳膨脹本身造成負極活性顆粒間間隙面積變小或完全分離，電子導電網絡被破壞；同時，裂紋會消耗活性鋰，造成電池容量快速衰減。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型旨在提出一種低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池，以解決硅碳電極表面嚴重膨脹，導致負極電導率下降、容量快速衰減的問題。

為達到上述目的，本實用新型的技術方案是這樣實現的：

一種低膨脹的硅碳負極，包括集流體及由內而外依次涂敷于集流體上的多層硅碳層，不同硅碳層的膨脹率由內而外依次減小，通過具有低膨脹率的外層硅碳層對具有高膨脹率的內層硅碳層起到束縛作用，抑制硅碳負極的膨脹。

進一步地，所述集流體為銅箔，集流體的厚度為5-10μm。

進一步地，最內層的硅碳層雙面面密度為15mg/cm²。

進一步地，最外層的硅碳層雙面面密度為3mg/cm²。

進一步地，最內層的硅碳層按質量百分比包括硅碳5％-30％、石墨65％-92.5％、導電劑0.5％-5％、粘結劑2％-5％。

進一步地，最外層的硅碳層按質量百分比包括硅碳0％-10％，石墨74.5％-95％，導電劑0.5％-10％，粘結劑2％-10％。

進一步地，為提高表層對下層硅碳的束縛作用，最外層的硅碳層使用的粘結劑包括PAA、PAN或PEO交聯樹脂。

一種應用了上述硅碳負極的鋰離子電池。

相對于現有技術，本實用新型所述的低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池具有以下優勢：

本實用新型所述的低膨脹的硅碳負極及其鋰離子電池在集流體外設置了至少兩層硅碳層，外層使用膨脹率較低的硅碳電極材料，內層使用膨脹率較高的硅碳電極材料，通過外層對內層的束縛作用，能夠抑制硅碳電極表面的膨脹，防止發生破裂、粉化，降低電池容量衰減速率。

附圖說明

構成本實用新型的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中：

圖1為本實用新型實施例所述的硅碳負極的結構示意圖。

附圖標記說明：

1、銅箔；2、內層硅碳層；3、表層硅碳層。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實用新型中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。