[发明专利]一种硅基浆料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种硅基浆料及其制备方法和应用。硅基浆料的原料包括硅基材料、非硅基陶瓷材料、碳材料、固化剂、分散剂、消泡剂和溶剂，通过分批次搅拌混合、分散、过滤得到。本发明将碳材料和硅基材料复合，硅基材料提高了电极材料的容量，又利用碳材料在一定程度上抑制了硅材料在循环过程中的体积膨胀，同时碳材料提高了硅基浆料的电导率、电子迁移率和电化学稳定性；添加的陶瓷基材料能够起到骨架作用，进一步抑制硅材料的膨胀，提升循环性能。本发明的硅基浆料作锂离子电池负极材料，有助于提高电池容量及容量高保持率循环次数，提升电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种硅基浆料及其制备方法和应用。

背景技术

随着新能源汽车、通讯及可便携式设备等对锂离子电池高容量、高续航能力的需求，锂离子电池已经发展到了一个瓶颈期。针对负极而言，目前广泛采用的负极材料是以石墨为主的各类碳材料，其理论容量只有372mAh/g，且在实际应用过程中，已接近理论容量，很难达到更高的容量要求，因此对于高比容量负极活性材料的研究已经是大势所趋。硅材料的理论容量远远高于石墨类碳材料，能够达到4200mAh/g，且资源相对丰富，是下一代新型负极材料的主要选择。但是硅材料在充放电过程中接近300％的体积膨胀会导致电池的综合性能大幅度下降：硅基负极材料嵌锂前后体积膨胀达到300％，巨大的体积效应加速材料粉化从集流体脱离，导致电池容量的降低以及循环寿命的不足。因此解决硅材料这一缺陷是目前国内外致力研究的课题，硅碳复合活性材料便是其中研究的一大热点。

碳材料具有较高的电导率，结构相对稳固，在循环过程中体积膨胀很小，通常在10％以下，并且碳材料还具有良好的柔韧性和润滑性，能够在一定程度上抑制硅材料在循环过程中的体积膨胀，硅碳复合活性材料能够综合硅材料和碳材料各自的优势，发挥出更优异的性能。公开号为CN107742698A的中国发明专利公开了一种嵌入式硅碳复合材料的制备方法及其应用，采用沥青包覆法制得硅碳复合材料，抑制了硅的体积膨胀，实现了硅碳的多元复合，但该方法需要经过加压搅拌、惰性气氛下烧结碳化等工艺，制备过程较复杂。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种硅基浆料及其制备方法和应用，其综合膨胀率低，且制备工艺简单，制得的锂离子电池性能可得到有效提高。

本发明采用以下技术方案：

一种硅基浆料，包括如下重量份的组分：硅基材料5-50份，非硅基陶瓷材料0.1-10份，碳材料0.1-10份，固化剂1-50份，溶剂30-500份。

优选的，本发明的硅基浆料，包括如下重量份的组分：硅基材料10-30份，非硅基陶瓷材料0.5-5份，碳材料0.1-3份，固化剂5-20份，溶剂70-200份。

进一步的，硅基浆料组分还包括分散剂0.1-15份，消泡剂0.1-15份。

进一步的，硅基材料包括硅单质、氧化亚硅、二氧化硅、四氯化硅、正硅酸锂(Li₄SiO₄)、硅酸锂(Li₂SiO₃)、二硅酸锂(Li₂Si₂O₅)、MgSiO₃、Mg₂SiO₄、CaSiO₃、Ca₂SiO₄、Na₂SiO₃、Na₄SiO₄、K₂SiO₃、K₄SiO₄中的一种或几种。