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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112670449A(43)申请公布日2021.04.16(21)申请号202011538601.XH01M4/04(2006.01)(22)申请日2020.12.23H01M10/052(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(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)发明人赵晓锋(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M4/134(2010.01)H01M4/133(2010.01)H01M4/62(2006.01)H01M4/1395(2010.01)H01M4/1393(2010.01)权利要求书2页说明书10页附图1页(54)发明名称一种硅碳复合极片、其制备方法及用途(57)摘要本发明提供了一种硅碳复合极片、其制备方法及用途,所述的硅碳复合极片包括预锂化泡沫集流体,所述的预锂化泡沫集流体表面依次层叠设置有硅碳材料层、有机聚合物层和石墨烯层;所述的预锂化泡沫集流体包括泡沫集流体,以及沉积于其表面和内部的锂盐化合物。本发明通过泡沫集流体预锂化提升硅碳的首次效率,及其在极片层间涂敷有机聚合物改善存储性能及其外层的石墨烯提升倍率性能及其加工性能。CN112670449ACN112670449A权利要求书1/2页1.一种硅碳复合极片,其特征在于,所述的硅碳复合极片包括预锂化泡沫集流体,所述的预锂化泡沫集流体表面依次层叠设置有硅碳材料层、有机聚合物层和石墨烯层;所述的预锂化泡沫集流体包括泡沫集流体,以及沉积于其表面和内部的锂盐化合物。2.根据权利要求1所述的硅碳复合极片,其特征在于,所述的硅碳材料层、有机聚合物层和石墨烯层的厚度比为(20~50):(80~200):(2~10);优选地,所述的泡沫集流体为泡沫铜或泡沫镍;优选地,所述的泡沫集流体的孔隙率为40~55%;优选地,所述的泡沫集流体的厚度为20~50μm。3.一种权利要求1或2所述的硅碳复合极片的制备方法,其特征在于,所述的制备方法包括:(Ⅰ)通过电化学法在泡沫集流体的内部和表面沉积锂盐化合物,得到预锂化泡沫集流体;(Ⅱ)在预锂化泡沫集流体表面依次涂覆硅氧浆料和聚合物混合液,经干燥后分别形成硅碳材料层和有机聚合物层;(Ⅲ)将预锂化泡沫集流体转移至加热装置中并向加热装置内通入甲烷,在高温条件和紫外照射下,甲烷还原为碳原子,并在有机聚合物层表面生长石墨烯层,得到硅碳复合极片。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅰ)中,所述的沉积过程包括:在三电极体系中,以泡沫集流体作为工作电极,锂片作为对电极,采用循环伏安法在泡沫集流体内部和表面沉积锂盐,经洗涤干燥后得到预锂化泡沫集流体。5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述的三电极体系中的电解液为锂盐溶液;优选地,所述的电解液为二氟草酸锂溶液;优选地,所述的二氟草酸锂溶液的浓度为0.1~0.2mol/L;优选地,采用循环伏安法在泡沫集流体内部和表面沉积锂盐5~15周。6.根据权利要求3‑5任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,在预锂化泡沫集流体表面涂覆硅氧浆料,经干燥辊压后形成硅碳材料层;优选地,所述的硅氧浆料采用如下方法制备得到:将硅碳负极材料、第一粘结剂、第二粘结剂、导电剂和水混合均匀后得到所述的硅氧浆料;优选地,所述的硅碳负极材料、第一粘结剂、第二粘结剂、导电剂和水的质量比为(90~95):(1~3):(2~5):(1~5):(100~200);优选地,所述的第一粘结剂包括羧甲基纤维素钠;优选地,所述的第二粘结剂包括丁苯橡胶;优选地,所述的导电剂包括乙炔黑、科琴黑、天然石墨或炭黑中的一种或至少两种的组合;优选地,所述的硅氧浆料的涂覆厚度为20~50μm。7.根据权利要求3‑6任一项所述的制备方法,其特征在于,步骤(Ⅱ)中,在所述的硅碳材料层表面涂覆聚合物混合液,经干燥辊压后形成有机聚合物层;优选地,所述的聚合物混合液包括聚合物、导电剂和有机溶剂;2CN112670449A权利要求书2/2页优选地,所述的聚合物包括聚亚烷基碳酸酯、聚亚烷基氧化物、聚烷基硅氧烷、聚丙烯酸烷基酯或聚甲基丙烯酸烷基酯中的一种或至少两种的组合;优选地,所述的聚合物、导电剂和有机溶剂的质量比为100:(1~10):(500~2000);优选地,所述的导电剂包括乙炔黑、科琴黑、天然石墨或炭黑中的一种或至少两种的组合;优选地,所述的有机溶剂包括N‑甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或四氯化碳中的一种或至少两种的组合;优选地,所述的聚合物混合液的涂覆厚度为80~200μm。8.根据权利要求3‑7任一项所述的制备方法,其特征在于,所述的加热装