[發明專利]一種復合硅基負極極片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310032286.0
• 申請日: 2023-01-10
• 公開（公告）號: CN116230863A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 趙青松;陸川;吳偉;王斌;利凱文;朱家樂;張祖豪;張克
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M4/134
• 分類號: H01M4/134;H01M4/1395;H01M4/62;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王艷齋

1.一種復合硅基負極極片，其特征在于，所述復合硅基負極極片包括集流體和依次層疊設置于所述集流體表面的碳基材料涂層和硅基材料涂層，所述硅基材料涂層包括硅基活性材料、硬碳組織結構和導電網絡。

2.如權利要求1所述的復合硅基負極極片，其特征在于，所述硅基材料涂層中，所述硬碳組織結構包括硬碳材料和粘結劑；

優選地，所述硬碳材料和硅基活性材料的體積比為(10～40):1，優選為30:1；

優選地，所述硬碳材料和硅基活性材料的質量比為(5～25):1，優選為19:1；

優選地，所述硬碳材料包括炭黑；

優選地，所述硬碳材料由熱固性前體熱處理碳化制得；

優選地，所述熱固性前體包括蔗糖、生物質材料或酚醛樹脂中的任意一種或至少兩種的組合。

3.如權利要求1或2所述的復合硅基負極極片，其特征在于，所述碳基材料涂層和硅基材料涂層設置于所述集流體的一側或兩側；

優選地，所述碳基材料涂層的單側厚度為60～80μm；

優選地，所述硅基材料涂層的單側厚度為70～90μm。

4.一種如權利要求1-3任一項所述復合硅基負極極片的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

(1)將碳基材料、導電劑、粘結劑和溶劑混合得到碳基涂料，將硅基活性材料、硬碳材料、導電添加劑、粘結劑和溶劑混合得到硅基涂料；

(2)將所述碳基涂料涂覆于集流體兩側表面，干燥后將所述硅基涂料涂覆于所述碳基涂料表面，經冷壓處理得到所述復合硅基負極極片。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述碳基材料包括石墨；

優選地，所述導電劑包括導電炭黑、乙炔黑、科琴黑或導電石墨中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述粘結劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸或丁苯橡膠中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述導電添加劑包括單壁碳納米管、多壁碳納米管或石墨烯中的任意一種或至少兩種的組合。

6.如權利要求4或5所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述碳基涂料中，碳基材料、導電劑和粘結劑的質量比為(93～98):(0.5～2):(2～4)。

7.如權利要求4-6任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)所述硅基涂料中，硅基活性材料、硬碳材料、導電添加劑和粘結劑的質量比為(90～95):(3～6):(0.5～2):(1～3)。

8.如權利要求4-7任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述碳基涂料的涂布溫度為110～130℃；

優選地，所述碳基涂料的涂布速度為5～8m/min。

9.如權利要求4-8任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)所述硅基涂料的涂布溫度為80～100℃；

優選地，所述硅基涂料的涂布速度為4～6m/min。

10.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包含如權利要求1-3任一項所述的復合硅基負極極片。