二次电池负极、其制备方法、二次电池、电池模组、电池包以及用电装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115832228A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202210055371.4(22)申请日2022.01.18(71)申请人宁德时代新能源科技股份有限公司地址352100福建省宁德市蕉城区漳湾镇新港路2号(72)发明人蔡雅芝蒲涛李英刘逢秋(74)专利代理机构中国贸促会专利商标事务所有限公司11038专利代理师崔锡强(51)Int.Cl.H01M4/1395(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书11页附图3页(54)发明名称二次电池负极、其制备方法、二次电池、电池模组、电池包以及用电装置(57)摘要本申请涉及一种二次电池负极的制备方法，包括：(1)将硅纳米颗粒分散到可碳化聚合物熔体中，形成包含硅纳米颗粒和可碳化聚合物熔体的混合物；(2)将所述混合物进行流延，形成包含硅纳米颗粒的可碳化聚合物膜片；(3)将所述可碳化聚合物膜片进行拉伸，以形成内部包含空隙的呈网状结构的可碳化聚合物膜片；以及(4)将步骤(3)中形成的可碳化聚合物膜片进行碳化，得到所述二次电池负极。在本申请中，所述方法可以连续生产的自支撑型碳包覆硅二次电池负极，该负极无反弹问题，且自带支撑结构，为后期老化过程中极片膨胀提供空间，解决极片可能出现的裂纹问题。CN115832228ACN115832228A权利要求书1/1页1.一种二次电池负极的制备方法，包括：(1)将硅纳米颗粒分散到可碳化聚合物熔体中，形成包含硅纳米颗粒和可碳化聚合物熔体的混合物；(2)将所述混合物进行流延，形成包含硅纳米颗粒的可碳化聚合物膜片；(3)将所述可碳化聚合物膜片进行拉伸，以形成内部包含空隙的呈网状结构的可碳化聚合物膜片；以及(4)将步骤(3)中形成的可碳化聚合物膜片进行碳化，得到所述二次电池负极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅纳米颗粒的重均粒径范围在5纳米至200纳米之间；且所述空隙的平均孔径在15纳米至2000纳米之间。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碳化的温度范围在800℃‑1400℃之间，且碳化时间在20分钟至2小时之间。4.根据权利要求1‑3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述碳化的温度在整个碳化时间内先梯度上升，至800℃‑1400℃的温度之后，再梯度降低。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碳化的温度以5℃/分钟‑50℃/分钟的梯度上升。6.根据权利要求1‑5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述可碳化聚合物包括聚烯烃类、聚酯类、聚酰亚胺类、聚酰胺类和各种纤维素材料。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述聚烯烃类包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或它们的组合。8.一种二次电池负极，其特征在于，由权利要求1‑7任一项所述方法制备。9.一种二次电池，其特征在于，所述二次电池包括权利要求8所述的二次电池负极。10.一种电池模组，其特征在于，包括根据权利要求9所述的二次电池。11.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要求9所述的二次电池或根据权利要求10所述的电池模组。12.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求9所述的二次电池、或根据权利要求10所述的电池模组、或根据权利要求11所述的电池包，所述二次电池或所述电池模组或所述电池包用作所述用电装置的电源或所述用电装置的能量存储单元。2CN115832228A说明书1/11页二次电池负极、其制备方法、二次电池、电池模组、电池包以及用电装置技术领域[0001]本申请属于锂离子电池硅负极的制造领域，具体涉及一种二次电池负极、其制备方法、二次电池、电池模组、电池包以及用电装置。背景技术[0002]二次电池(例如，锂离子电池)具有能量密度大、自放电小、无记忆效应、工作电压范围宽、使用寿命长、无环境污染等优点，是目前新能源汽车主要的动力电源。锂离子电池关键电极材料是电池性能的最终决定性因素，其中负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。而传统石墨负极比容量已经接近372mAh/g的理论值，很难再有提升的空间，所以开发高性能新型电极材料成为研究热点。硅具有超高的理论比容量(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V)，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时难引起表面析锂，安全性能更好，但硅在充放电时高达300％的体积变化，使其在充放电循环中承受很大的机械作用力并逐渐粉化坍塌，影响活性材料和集流体之间的连接，不利于电子传输；另一方面使得硅基材料与电解质之间形成的固体电解质界面膜膜逐渐增厚，不利于提高锂电池容量，造成锂电池的循环性能急剧下降。现有技术存在需要工艺复杂、难以大规模