[发明专利]一种锂离子电池负极极片及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池负极极片及其制备方法。

【背景技术】

目前，锂离子电池所使用的负极材料为石墨材料，石墨材料理论比容量较低(372mAh/g)，不能满足高能量密度要求。硅碳材料由于具有较高的比容量(4200mAh/g)，因此越来越多的被使用，然而，硅碳材料作为负极使用时，在充放电过程中会与锂合金化，硅碳材料会产生巨大体积膨胀导致自身粉化，造成电极集流体上的活性材料颗粒之间以及活性材料与集流体之间产生裂痕，随着循环的进行会使活性材料从集流体上面剥落、掉粉，硅碳材料直接暴露于电解液环境中，导致SEI膜往复形成、破裂，消耗电解液，严重影响了锂离子电池的循环稳定性和可逆容量的发挥。

鉴于此，实有必要提供一种新型的锂离子电池负极极片及其制备方法以克服以上缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种能够缓冲硅基材料的膨胀、有效缓解膨胀粉化、避免SEI膜的往复破裂、避免消耗电解液、锂离子电池循环性能好的锂离子电池负极极片及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种锂离子电池负极极片，包括负极集流体、涂布于所述负极集流体上的硅碳层及涂布于所述硅碳层上的石墨层，所述硅碳层包覆所述负极集流体，所述石墨层包覆所述硅碳层，所述硅碳层内包含碳纳米管。

在一个优选实施方式中，所述负极集流体为铜箔。

本发明还提供一种锂离子电池负极极片的制备方法，包括如下步骤：步骤一：硅碳层的浆料制备：取硅碳、碳纳米管、导电剂SP、粘结剂CMC、粘结剂SBR，先将粘结剂CMC放入蒸馏水中，搅拌1～2h使粘结剂CMC充分溶解形成均匀的胶液，再将导电剂SP加入至均匀的胶液中搅拌1～2h使导电剂SP充分分散，再加入碳纳米管，搅拌1～2h使碳纳米管与导电剂SP充分混合均匀，加入硅碳材料并搅拌5～7h，最后将粘结剂SBR加入，搅拌0.5～1h，制得硅碳层浆料；步骤二：石墨层的浆料制备：取石墨、导电剂SP、粘结剂CMC、粘结剂SBR，先将粘结剂CMC放入蒸馏水中，搅拌1～2h使粘结剂CMC充分溶解形成均匀的胶液，再将导电剂SP加入至均匀的胶液中搅拌1～2h使导电剂SP充分分散，再加入石墨并搅拌5～7h，最后将粘结剂SBR加入，搅拌0.5～1h，制得石墨层浆料；步骤三：负极极片的涂布：将步骤一制得的硅碳层浆料涂布于负极集流体上，形成包覆在负极集流体上的硅碳层，再将步骤二制得的石墨层浆料涂布于所述硅碳层上，形成包覆所述硅碳层的石墨层，制得最终的锂离子电池负极极片。

在一个优选实施方式中，所述步骤一中的硅碳、碳纳米管、导电剂SP、粘结剂CMC、粘结剂SBR的质量分数比为硅碳：碳纳米管：导电剂SP：粘结剂CMC：粘结剂SBR＝94～96：0.1～0.5：1～1.5：1～1.5：1～1.5。

在一个优选实施方式中，所述步骤一制得的硅碳层浆料的固含量为45％～50％。

在一个优选实施方式中，所述步骤二中的石墨、导电剂SP、粘结剂CMC、粘结剂SBR的质量分数比为石墨：导电剂SP：粘结剂CMC：粘结剂SBR＝94～96：1～1.5：1～1.5：1～1.5。

在一个优选实施方式中，所述步骤二制得的石墨层浆料的固含量为45％～50％。

在一个优选实施方式中，所述步骤三中的负极集流体为铜箔。

相比于现有技术，本发明提供的锂离子电池负极极片及制备方法，涂布于负极集流体上的为掺杂有碳纳米管的硅碳层，石墨层涂布于硅碳层上，在锂离子电池的充放电过程中，石墨层起到缓冲硅碳层的体积膨胀的作用，避免了硅碳层直接暴露于电解液中，防止了循环过程中SEI膜的往复破裂、形成而消耗电解液，并且，碳纳米管可以在硅碳颗粒之间形成良好的导电网络结构，起到类似混凝土结构中“钢筋”的作用，加强硅碳层的整体稳定性，有效的缓解硅碳材料的膨胀粉化问题，提升了锂离子电池的循环性能。

【附图说明】

图1为本发明提供的锂离子电池负极极片的结构示意图；

图2为应用本发明实施例制备的锂离子电池负极极片的锂离子电池的放电循环图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。