[发明专利]用于锂离子电池的新的基于硅的电极配方及其制备方法

权利要求书

1.一种用于可再充电的锂离子电池的电极组件，其包含配置有包含硅粉末和羧甲基纤维素(CMC)粘结剂材料的电极组合物的集电器，其中所述硅粉末以SiO_x层配置，且0＜x≤2，使得所述硅粉末的氧含量为3至18重量％。

2.权利要求1的电极组件，其中当在0.01V至1.0V循环时所述电极组合物具有高于2600mAh/g硅的电容量。

3.权利要求2的电极组件，其中所述电容量在第5次充电时达到。

4.权利要求1至3中任一项的电极组件，其中1≤x≤2，且其中所述硅粉末的氧含量为3至10重量％。

5.权利要求4的电极组件，其中当在0.01V至1.0V循环时所述电极组合物具有高于3300mAh/g硅的电容量。

6.权利要求5的电极组件，其中所述电容量在第5次充电时达到。

7.权利要求2至6中任一项的电极组件，其中所述电极组合物具有高于520mAh/g电极的电容量。

8.权利要求5至7中任一项的电极组件，其中所述电极组合物具有高于660mAh/g电极的电容量。

9.权利要求1至8中任一项的电极组件，其中所述硅粉末具有0.01μm至1μm的平均粒度。

10.权利要求1至9中任一项的电极组件，其中所述电极组合物还包含苯乙烯丁二烯橡胶作为粘结剂材料。

11.权利要求1至10中任一项的电极组件，其中所述电极组合物由20-80重量％硅、5-40重量％粘结剂材料，剩余部分为由碳所组成的化合物组成。

12.权利要求11的电极组件，其中所述电极组合物由20-60重量％硅、20-40重量％粘结剂材料和至少3重量％由碳所组成的化合物组成。

13.权利要求11或12的电极组件，其中所述碳化合物由乙炔黑粉末组成。

14.权利要求13的电极组件，其中所述电极组合物由50重量％硅、25重量％粘结剂材料和25重量％乙炔黑粉末组成。

15.一种制备权利要求11至14中任一项的用于可再充电锂离子电池的电极组件的方法，其包括下列步骤：

-将CMC盐溶于水中以获得粘结剂材料的水溶液，

-将所述碳化合物分散于所述水溶液中，及此后

-将所述硅粉末分散于所述水溶液中，从而获得浆料，

-将所述浆料涂覆在集电器如铜箔上，和

-在125℃和175℃之间的温度下使包含所述浆料的所述电极组件固化。

16.一种制备权利要求11至14中任一项的用于可再充电锂离子电池的电极组件的方法，其包括下列步骤：

-将CMC盐溶于水中以获得粘结剂材料的水溶液，

-将所述硅粉末分散于所述水溶液中，及此后

-将所述碳化合物分散于所述水溶液中，从而获得浆料，

-将所述浆料涂覆在集电器如铜箔上，和

-在125℃和175℃之间的温度下使包含所述浆料的所述电极组件固化。

17.一种制备权利要求11至14中任一项的用于可再充电锂离子电池的电极组件的方法，其包括下列步骤：

-将CMC盐溶于水中以获得粘结剂材料的水溶液，

-将所述硅粉末分散于pH在3至8之间的水溶液中，以获得硅悬浮液，

-混合所述水性粘结剂溶液和所述硅悬浮液以获得水性CMC-硅悬浮液，

-将所述碳化合物分散于所述CMC-硅悬浮液中，从而获得浆料，

-将所述浆料涂覆在集电器如铜箔上，和

-在125℃和175℃之间的温度下使包含所述浆料的所述电极组件固化。

18.权利要求15或16的制备电极组件的方法，其中在将所述硅粉末或所述碳化合物分散于所述粘结剂水溶液中之前，在搅拌下将所述粘结剂材料的水溶液老化至少5小时。

19.权利要求18的制备电极组件的方法，其中在所述老化之后，在将所述硅粉末或所述碳化合物分散于所述粘结剂水溶液中之前将所述粘结剂材料水溶液的pH调节至3至8之间的值。

20.权利要求19的制备电极组件的方法，其中所述pH的调节通过加入甲酸实现。

21.权利要求15至20中任一项的制备电极组件的方法，其中所述CMC盐为Na-CMC，和其中所述粘结剂材料水溶液具有2-10重量％的Na-CMC浓度。