一种多孔导电软悬浮硅负极及其制备方法.pdf

(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CN112271296A(43)申请公布日2021.01.26(21)申请号202011125395.XH01M10/42(2006.01)(22)申请日2020.10.20(71)申请人西安工程大学地址710048陕西省西安市碑林区金花南路19号(72)发明人屈银虎高浩斐王钰凡张红何炫张学硕(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人罗笛(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M4/1395(2010.01)H01M4/38(2006.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页(54)发明名称一种多孔导电软悬浮硅负极及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种多孔导电软悬浮硅负极，由橡胶、硅颗粒和导电填料组成，以总质量分数为100％，橡胶为10％‑80％、硅颗粒为10％‑90％、导电填料为1％‑40％。本发明还公开了该种多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，步骤包括：步骤1：将橡胶、硅颗粒和导电填料相混合；步骤2：浆料中加入盐粒并搅拌；步骤3：硫化橡胶，得到半成品极片；步骤4：析盐处理；步骤5：干燥。本发明的产品及制备方法，明显提升电池的容量，改善电池的循环性能，并有利于充分发挥硅颗粒的高克容量性能，所选用的原料来源广泛，成本低廉、制备工艺较为简单，易于生产。CN112271296ACN112271296A权利要求书1/1页1.一种多孔导电软悬浮硅负极，其特征在于：由橡胶、硅颗粒和导电填料组成，以总质量分数为100％，橡胶为10％-80％、硅颗粒为10％-90％、导电填料为1％-40％。2.根据权利要求1所述的多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，其特征在于：所述的橡胶选用107号橡胶、乙烯基硅油、甲基橡胶、甲基乙烯基橡胶、甲基苯基乙烯基橡胶或氟橡胶。3.根据权利要求1所述的多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，其特征在于：所述的导电填料选用铜粉、银粉或导电炭黑。4.一种多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1：将橡胶、硅颗粒和导电填料相混合，以橡胶作为基体加入稀释剂进行稀释，得到橡胶基体；将硅颗粒与导电填料混入有机溶剂中进行稀释分散，根据需要加入偶联剂，搅拌均匀后加入到橡胶基体中并搅拌，在搅拌过程中根据橡胶基体的不同，加入催化剂与交联剂，继续搅拌至均匀得到浆料；步骤2：浆料中加入盐粒并搅拌，在浆料中加入盐粒并搅拌均匀，得到混合浆料；步骤3：硫化橡胶，将混合浆料涂敷在铜箔极板上，进行刮平处理；之后，根据橡胶基体的不同，采用不同的硫化方式对橡胶基体进行硫化处理，得到半成品极片；步骤4：析盐处理，将半成品极片进行切片处理之后，采用蒸馏水析盐；步骤5：干燥，对完成析盐的极片进行干燥处理，即成。5.根据权利要求4所述的多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，其特征在于：所述的稀释剂选用二甲基硅油；有机溶剂选用正己烷或无水乙醇；偶联剂选用硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；催化剂选用二月桂酸二丁基锡，另外，对于缩合硫化型橡胶，催化剂选用有机锡、钛酸酯、胺；对于加成硫化型橡胶，催化剂选用铂络合物、铂、钌或铑络合物；交联剂选用正硅酸乙酯，另外，对于缩合硫化型橡胶，交联剂选用多烷氧基硅烷、多丁酮肟基硅烷等；对于加成硫化型橡胶，交联剂为含氢硅油。6.根据权利要求4所述的多孔导电软悬浮硅负极的制备方法，其特征在于：所述的步骤2中，盐粒质量分数为浆料质量的20％-350％。2CN112271296A说明书1/6页一种多孔导电软悬浮硅负极及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电池技术领域，涉及一种多孔导电软悬浮硅负极，本发明还涉及该种多孔导电软悬浮硅负极的制备方法。背景技术[0002]随着人类的进步和社会经济的飞速发展，能源问题已经成为丞待解决的重要问题之一。而锂离子二次电池具有体积小，能量密度大等特点，在各种电子产品中被广泛的作为主流电源使用。石墨作为商业化锂离子电池硅负极，由于其低的理论比容量(372mAhg-1)，非常低的工作电压引起的安全问题，已无法满足下一代电子产品的高容量要求，不足以用作下一代锂离子电池硅负极。硅由于具有极高的理论比容量(4200mAhg-1)，较低的电化学反应电压(小于0.5V)，环境友好和资源储量丰富，引起了越来越多研究工作者的重视，被认为是能取代石墨成为下一代锂离子电池硅负极的最有前景的材料之一。[0003]尽管硅作为锂离子电池硅负极有许多优点，但也存在一些问题。一是硅在完全锂化后体积膨胀率可以达到320％，而传统石墨负极嵌锂后的体积膨胀率只有6％–10％。这种巨大的体积变化会在硅负极中产生很大的应力，导致电极结构的断裂和崩溃，进而造成电接触的损失以及不可