硅负极及其制备方法、以及全固态锂离子电池及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115763705A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211446638.9(22)申请日2022.11.18(71)申请人上海轩邑新能源发展有限公司地址201800上海市嘉定区银龙路258弄24号1幢2层204室(72)发明人唐豪潘瑞军朱冠楠王义飞蔡毅(74)专利代理机构上海华诚知识产权代理有限公司31300专利代理师彭楷茵(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/058(2010.01)权利要求书2页说明书9页附图2页(54)发明名称硅负极及其制备方法、以及全固态锂离子电池及其制备方法(57)摘要本申请提供一种硅负极及其制备方法、以及全固态锂离子电池及其制备方法。该硅负极包括：集流体；以及形成于所述集流体表面的硅活性层，其中，所述硅活性层包括岛状间隔开分布的多个硅嵌锂区和位于多个所述硅嵌锂区之间的间隙，所述硅嵌锂区中含有硅活性材料以及粘结剂，其中，所述硅活性材料在所述硅嵌锂区的质量比为70wt％‑99.9wt％，所述硅活性材料包括硅、硅/碳复合材料、硅/二硼化钛复合材料、硅/氮化钛复合材料中的任意一种或多种，硅活性材料的粒径为0.01μm‑30μm。本发明实施例的硅负极，通过在集流体上形成多孔隙结构的硅活性层，进而可以为在嵌锂时产生体积膨胀的硅提供容纳空间，避免硅活性层在脱嵌锂时产生开裂和脱落，提高全固态锂离子电池的循环寿命。CN115763705ACN115763705A权利要求书1/2页1.一种硅负极，其特征在于，所述硅负极包括：集流体；以及形成于所述集流体表面的硅活性层，其中，所述硅活性层包括岛状间隔开分布的多个硅嵌锂区和位于多个所述硅嵌锂区之间的间隙，所述硅嵌锂区中含有硅活性材料以及粘结剂，其中，所述硅活性材料在所述硅嵌锂区的质量比为70wt％‑99.9wt％，所述硅活性材料包括硅、硅/碳复合材料、硅/二硼化钛复合材料、硅/氮化钛复合材料中的任意一种或多种，所述硅活性材料的粒径为0.01μm‑30μm。2.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，多个所述硅嵌锂区在所述集流体表面呈棋盘格状分布。3.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，所述间隙在所述硅活性层中的面积占比为15‑45％，优选地，所述间隙在所述硅活性层中的面积占比为25‑45％。4.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，所述间隙的宽度为10μm‑1mm。5.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏氟氯乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁腈橡胶、丁苯橡胶、和苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的硅负极，其特征在于，所述硅活性层的厚度为20μm以下。7.一种权利要求1至6任一项所述的硅负极的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，提供集流体；S2，准备负极浆料，所述负极浆料包括硅活性材料、粘结剂、以及溶剂，其中，所述负极浆料的固含量为40wt％‑70wt％，所述硅活性材料，包括硅、硅/碳复合材料、硅/二硼化钛复合材料、硅/氮化钛复合材料中的任意一种或多种，所述硅活性材料的粒径为0.01μm‑30μm；S3，将所述负极浆料设置在所述集流体表面，以形成硅活性层，其中，所述硅活性层包括岛状间隔开分布的多个硅嵌锂区和位于多个所述硅嵌锂区之间的间隙。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：将所述负极浆料通过丝网印刷法印刷在所述集流体表面，以形成所述硅活性层；或者，将所述负极浆料通过打印法打印在所述集流体表面，以形成所述硅活性层。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚偏氟氯乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠、丁腈橡胶、丁苯橡胶、和苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物中的一种或多种。10.一种全固态锂离子电池，其特征在于，包括依次层叠的硅负极、固体电解质膜以及正极，其中，所述硅负极为权利要求1至6任一项所述的硅负极。11.一种全固态锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S100，提供正极；S200，提供硫化物电解质层；S300，提供权利要求1‑6任一项所述的硅负极；2CN115763705A权利要求书2/2页S400，将所述正极、所述硫化物电解质层、所述硅负极依次叠置，并进行压制得到电芯；S500，基于所述电芯，进行封装，得到所述全固态锂离子电池。3CN115763705A说明书1/9页硅负极及其制备方法、以及全固态锂离子电池及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种硅负极及其制备方法、以及全固态锂离子电池及其制备方法。背景技术[0002]随着科技的发展，传