[发明专利]硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片

说明书

本发明涉及一种硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片，该制备方法包括步骤：提供质量体积浓度为(1～240)mg/mL的多巴胺溶液，多巴胺溶液中的溶剂是体积比为1:(1～3)的甲醇和pH值大于7的Tris缓冲液形成的混合液；将多巴胺溶液在有氧气存在的条件下静置12h～36h，再加入0.05wt％～0.8wt％的羧甲基纤维素水溶液混合，得到涂布液；采用微型凹版涂布方式将涂布液涂布于集流体基体上，干燥即得。制得的表面涂覆有聚多巴胺的硅基负极用集流体，增强了硅基负极浆料中活性材料与集流体之间的粘结力，改善和解决了循环过程中硅碳活性材料易从铜箔等集流体表面剥离脱落的问题，进而增强了硅基负极材料的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片。

背景技术

锂离子电池具有高输出电压、高比能量、高安全、长循环寿命等优点，广泛用于电脑、手机等便携式电子产品中，并逐渐成为新能源汽车的主流动力源。

目前锂离子电池中常用的电极有硅碳负极等硅基负极。硅基负极材料作为硅基负极的活性物质，因其丰富的储量和超高的理论比容量正逐渐成为提升动力电池能量密度的最优选择，但是硅基负极材料在实际使用过程中也存在较为明显的缺点，主要表现在：1)在电池的充放电过程中会引起硅体积的严重膨胀，巨大的体积效应会导致硅的粉化和从集流体表面剥离，严重降低电池的循环性能；2)硅基负极材料在充放电过程中巨大的体积效应会导致形成的表面SEI膜(固体电解质界面膜)在循环过程中持续破裂、重整，大大增加电解液的消耗，进而也会显著降低电池的循环性能。因此提高硅基负极材料的循环性能成为一个研究重点。

为了提升硅基负极材料的循环性能，目前常用的有采用高模量、高弹性的粘结剂来缓解硅基负极材料的体积效应，或在电解液中添加特殊添加剂来促使硅基负极材料表面生成的SEI膜更加稳定的方法，但这些方式都无法有效解决硅基负极材料多次循环后与铜箔等集流体的表面剥离的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够有效改善硅基负极材料从集流体表面剥离的问题，可提高硅基负极材料的循环性能的硅基负极用集流体及其制备方法和硅基负极极片。

一种硅基负极用集流体的制备方法，包括以下步骤：

提供质量体积浓度为(1～240)mg/mL的多巴胺溶液，所述多巴胺溶液的溶剂是体积比为1:(1～3)的甲醇与pH值大于7的Tris缓冲液形成的混合溶剂；

将所述多巴胺溶液在有氧气存在的条件下静置12h～36h，再与0.05wt％～0.8wt％的羧甲基纤维素水溶液混合，得到涂布液；

采用微型凹版涂布方式将所述涂布液涂布于集流体基体上，干燥，得到表面涂覆有聚多巴胺的硅基负极用集流体。

上述制备方法通过控制多巴胺溶液的浓度及其溶剂的组成，且控制Tris缓冲液的pH值，有利于后续静置和涂布步骤多巴胺在碱性条件下较快地氧化聚合形成聚多巴胺；进一步通过控制静置的时间和羧甲基纤维素水溶液的浓度，利用聚多巴胺及羧甲基纤维素的粘性，进而提高聚多巴胺在集流体基体表面的附着性；如此通过上述步骤的配合，本发明创造性地采用并实现了微型凹版涂布用于形成聚多巴胺膜层，该制备工艺可与隔膜表面涂覆陶瓷层、胶层的工艺相适应，能够大大提高生产效率，具有量产的可行性。

上述制备方法制得的硅基负极用集流体，其表面形成有聚多巴胺膜层，因此该集流体可与硅基负极浆料中的具有羧基官能团的粘结剂形成一种相互交联的网状结构，如此可增强硅基负极浆料中活性材料与集流体之间的粘结力，改善和解决了循环过程中硅碳活性材料易从铜箔等集流体表面剥离脱落的问题，进而增强了硅基负极材料的循环性能。

在其中一个实施例中，所述Tris缓冲液中三羟甲基氨基甲烷的浓度为10mM～100mM。

在其中一个实施例中，所述Tris缓冲液的pH值为8～10。