负极极片及其制备方法和固态锂离子电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115732686A(43)申请公布日2023.03.03(21)申请号202110995844.4(22)申请日2021.08.27(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人黄海强陈少杰王磊李瑞杰曹晓菊(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师毕翔宇(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书8页(54)发明名称负极极片及其制备方法和固态锂离子电池(57)摘要本发明涉及固态锂离子电池技术领域，具体而言，涉及负极极片及其制备方法和固态锂离子电池。负极极片由以下原料制备得到：硅单质、碳源材料、金属添加剂、粘结剂、导电剂和固态电解质；其中，所述金属添加剂包括金属单质及其氮化物或金属氧化物中的至少一种；所述金属单质包括银、锡、镁、锌、铅、钛、镍、锰和锑中的至少一种。本发明通过引入具有良好电化学活性以及高电子电导率的柔性金属添加剂，在充电过程中延展变形包覆在硅碳负极极片的表面，可抑制极片膨胀后的粉化，且能够在硅破碎后进一步填充破碎造成的孔隙，维持住整个极片良好的离子电导和电子电导网络，提高了循环性能。CN115732686ACN115732686A权利要求书1/1页1.负极极片，其特征在于，主要由以下原料制备得到：硅单质、碳源材料、金属添加剂、粘结剂、导电剂和固态电解质；其中，所述金属添加剂包括金属单质及其氮化物或金属氧化物中的至少一种；所述金属单质包括银、锡、镁、锌、铅、钛、镍、锰和锑中的至少一种；所述碳源材料包括天然石墨、人造石墨、软碳和硬碳中的至少一种。2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，主要由按照质量份数计的以下原料制备得到：硅单质3‑90份、碳源材料2‑90份、金属添加剂1‑20份、粘结剂0.5‑5份、导电剂0.5‑5份和固体电解质2‑40份。3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，主要由按照质量份数计的以下原料制备得到：硅单质10‑50份、碳源材料10‑50份、金属添加剂5‑10份、粘结剂1‑5份、导电剂1‑5份和固体电解质10‑20份。4.根据权利要求1‑3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述原料中还包括：硅碳复合材料1‑40份，优选为5‑15份；优选地，所硅碳复合材料由硅基材料和碳基材料在加热的条件下复合得到；更优选地，所述硅基材料包括硅单质和/或硅的氧化物，所述碳基材料包括石墨、软碳和硬碳中的至少一种；优选地，所述硅碳复合材料经过预锂化处理，所述预锂化处理的预锂深度为半电池首效110％‑130％。5.根据权利要求1‑3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述原料中还包括：锂粉1‑15份，优选为5‑10份；优选地，所述锂粉的表面还具有碳酸锂包覆层；优选地，所述锂粉的粒径为1‑10μm。6.根据权利要求1‑3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述金属添加剂的粒径为50‑200nm。7.根据权利要求1‑3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述硅单质的粒径为80‑300nm；和/或；所述碳源材料的粒径为5‑15μm。8.根据权利要求1‑3任一项所述的负极极片，其特征在于，所述导电剂包括CNT、CNF、SP、VGCF和ACET中的至少一种；和/或；所述固态电解质包括LPSCL、LPSBr、LSPS、LPSI、Li3YCl6中的至少一种；优选地，所述固态电解质的粒度为1‑5μm。9.根据权利要求1‑8任一项所述的负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将原料混均后，通过干法压制成型，得到所述负极极片。10.固态锂离子电池，包括如权利要求1‑8任一项所述的负极极片、正极极片以及设置在所述正极极片和所述负极极片之间的电解质层。2CN115732686A说明书1/8页负极极片及其制备方法和固态锂离子电池技术领域[0001]本发明涉及固态锂离子电池技术领域，具体而言，涉及负极极片及其制备方法和固态锂离子电池。背景技术[0002]随着新能源动力电池领域对于电池技术的安全性和高能量密度要求越来越高，传统的液态电池已经越来越不能满足消费者的使用需求，尤其是安全性能方面。因此，开发高能量密度高安全性的全固态锂电池已成为行业未来发展的趋势。目前的全固态电池主要包括聚合物全固态电池，有机无机复合全固态电池，硫化物全固态电池。目前全固态电池的高能量密度实现必须得使用高硅含量的硅碳负极或者锂金属负极，由于锂金属负极由于界面反应和高倍率下枝晶短路问题，因此为了现阶段能够实现全固态电池高能量密度，高硅含量的硅碳负极成为了重要的一条负极技