[发明专利]循环性能增强的低成本Si基负电极

权利要求书

1.一种可充电电池，该可充电电池包括一个正电极、一个负电极、以及一种电解质，其中：

-该电解质包括一种SEI薄膜形成剂，其中该SEI薄膜形成剂是下组中的任一种或多种，该组由以下各项组成：氟代碳酸亚乙酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸苯基亚乙酯、碳酸苯基亚乙烯酯、邻苯二酚碳酸酯、碳酸烯丙基甲基酯、碳酸烯丙基乙基酯、乙酸乙烯酯、丙烯腈以及2-氰基呋喃，并且

-该负电极包括一种具有的粒径分布为1μm<D50<15μm的微米的Si基活性材料，一种聚合物粘合剂材料以及一种导电剂，其中该Si基活性材料表面的至少一部分由Si-OCO-R基团组成，Si是该活性材料的一部分，并且R是该粘合剂材料的聚合物链。

2.如权利要求1所述的可充电电池，其中被包括在该负电极中的Si基活性材料是一种具有的粒径分布为1μm<D80<15μm的粉末，并且由以下项中任一种或多种组成

-纯Si，

-具有一个SiO_x表面层的硅，其中0<x<2，该表面层具有在0.5nm与10 nm之间的平均厚度，

-SiO，以及

-具有化学式SiO_x.(M_aO_b)_y的一种化合物，其中0<x<1并且0≤y<1，其中选择a和b来提供电中性，并且其中M是Ca、Mg、Li、Al以及Zr中的任一种或多种。

3.如权利要求2所述的可充电电池，其中被包括在该负电极中的Si基活性材料是一种具有的粒径分布为1μm<D50<10μm的粉末。

4.如权利要求2或3所述的可充电电池，其中被包括在该负电极中的Si基活性材料是一种具有的粒径分布为0.5μm<D10<2μm的粉末。

5.如权利要求2到4中任一项所述的可充电电池，其中该负电极进一步包括微米石墨和一种纳米Si化合物中的任一者或两者，该纳米Si基活性材料具有50 nm<D80<200 nm的粒径分布。

6.如权利要求1到5中任一项所述的可充电电池，其中该聚合物粘合剂材料是一种带有羧基官能团的化合物、优选为羧甲基纤维素(CMC)，该粘合剂在一种碳酸酯或者基于酯的溶剂中是不可溶的。

7.如权利要求1到6中任一项所述的可充电电池，其中该导电剂包括一种碳粉，并且优选由炭黑组成。

8.如权利要求1到3中任一项所述的可充电电池，其中该负电极占Si基活性材料的75wt％与85wt％之间。

9.如权利要求1到8中任一项所述的可充电电池，其中该电极包括氟代碳酸亚乙酯以及碳酸亚乙烯酯。

10.一种用于制备可充电电池的方法，该可充电电池包括一个正电极、一个负电极以及一种电解质，该方法包括以下步骤：

-提供一个电池容器、多个电流收集器以及多个隔板，

-提供一个正电极，

-提供一种电解质，该电解质包括一种SEI薄膜形成剂，其中该SEI薄膜形成剂是下组中的任一种或多种，该组由以下各项组成：氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸苯基亚乙酯、碳酸苯基亚乙烯酯、邻苯二酚碳酸酯、碳酸烯丙基甲基酯、碳酸烯丙基乙基酯、乙酸乙烯酯、丙烯腈、以及2-氰基呋喃，

-提供了一个负电极，该负电极包括一种具有的粒径分布为1μm<D50<15μm的微米的Si基活性材料，一种具有羧基官能团的聚合物粘合剂材料以及一种导电剂，其中该Si基活性材料表面的至少一部分由Si-OCO-R基团组成，Si是该活性材料的一部分，并且R是该粘合剂材料的聚合物链，并且

-将这些电流收集器、隔板、电解质、正负电极材料组装在该容器中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中该微米的Si基活性材料具有1μm<D80<15μm的粒径分布。

12.根据权利要求10或11所述的方法，其中该聚合物粘合剂材料是一种带有羧基官能团的化合物、优选为羧甲基纤维素(CMC)，并且该聚合物粘合剂在一种碳酸酯或者基于酯的溶剂中是不可溶的。