硅基负极片及其制备方法、锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115995563A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202211625901.0H01M4/136(2010.01)(22)申请日2022.12.16H01M4/131(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(71)申请人上海轩邑新能源发展有限公司H01M10/052(2010.01)地址201806上海市嘉定区银龙路258弄24H01M4/1395(2010.01)号1幢2层204室H01M4/1393(2010.01)(72)发明人张浩王倩史永刚甘志健H01M4/1397(2010.01)李洋朱冠楠H01M4/1391(2010.01)(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限H01M4/04(2006.01)责任公司11240专利代理师白雪(51)Int.Cl.H01M4/66(2006.01)H01M4/80(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M4/133(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称硅基负极片及其制备方法、锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种硅基负极片及其制备方法、锂离子电池。该硅基负极片包括多孔集流体和含硅材料，含硅材料附着于多孔集流体的孔隙内，多孔集流体为多孔碳材料。一方面利用多孔碳材料本身的网络结构极大地降低了硅基负极片的电阻率，从而增强了硅基负极片的韧性，进而有效防止了硅基负极片的膨胀。另一方面多孔碳材料本身的网络结构覆盖硅碳材料的颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电、牢固且持久的连接。此外，与金属集流体相比，多孔碳材料具有密度低、成本低、耐腐蚀等优势。因而将多孔碳材料作为负极集流体可降低硅基负极片中的导电剂含量，并提高硅碳材料在整个硅基负极片中的配比，进一步地提升电芯的能量密度。CN115995563ACN115995563A权利要求书1/2页1.一种硅基负极片，其特征在于，所述硅基负极片包括多孔集流体和含硅材料，所述含硅材料附着于所述多孔集流体的孔隙内，所述多孔集流体为多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的硅基负极片，其特征在于，所述多孔集流体的孔隙率为50～90％，优选所述多孔集流体的孔径50～100μm，进一步地，优选所述多孔集流体选自碳纤维、碳布、碳纳米管、泡沫碳中的任意一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的硅基负极片，其特征在于，所述硅基负极片还包括功能型助剂，所述功能型助剂用于粘结所述多孔集流体和所述含硅材料，优选所述多孔集流体和含硅材料的质量比为5～15：100，优选所述功能型助剂的质量为所述含硅材料的0.2～5％，优选所述含硅材料选自硅氧、碳化硅、微米硅、纳米硅、预嵌锂改性后的硅氧、石墨和硅氧掺混的混合物中的任意一种或多种，进一步地，优选所述含硅材料为石墨和硅氧掺混的混合物，优选所述混合物中所述硅氧和所述石墨的质量比为1：1～4，优选所述功能型助剂为多巴胺单体。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅基负极片，其特征在于，所述硅基负极片的厚度为6～200μm，优选所述硅基负极片还包括粘结剂和导电剂，优选所述粘结剂选自丁苯橡胶、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的任意一种或多种，优选所述导电剂选自炭黑、单壁碳管、多壁碳管、石墨烯中的任意一种或多种。5.一种权利要求1至4中任一项所述硅基负极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤S1，将包括含硅材料的负极浆料涂布在多孔集流体的表面，得到活性集流体；步骤S2，将所述活性集流体进行干燥、辊压、冲片，得到硅基负极片。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括对多孔集流体进行表面改性处理，优选所述表面改性处理的过程包括：步骤S11，通过氧化剂溶液对所述多孔集流体进行氧化处理，得到氧化集流体；步骤S12，对所述氧化集流体进行洗涤，得到洗涤后集流体；步骤S13，将所述洗涤后集流体浸渍于功能型助剂溶液中，得到改性后的多孔集流体；所述氧化剂溶液为浓度为50～90wt％的硝酸溶液，优选所述氧化处理的时间为20～‑60min，优选所述洗涤后集流体中的NO3残留量<50ppm；优选所述功能型助剂溶液为多巴胺单体溶液，优选所述多巴胺单体溶液的浓度为2～3g/L，优选所述多巴胺单体溶液中的溶剂为Tris‑HCl缓冲溶液；优选所述浸渍的时间为10～24h。7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，对所述多孔集流体的相对表面同时进行所述涂布，优选所述涂布的走速为10～50m/min，优选所述负极浆料的固含量为35～50wt％，优选所述负极浆料的粘度为3000～7000mPa.s‑1。8.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述干燥的温度为60～