[发明专利]一种锂离子电池硅基负极极片的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子电池硅基负极极片的制备方法。本发明的制备方法是：将一定质量比的硅基负极材料、导电剂、粘结剂以及改性添加剂与一定试剂充分混合形成泥浆状物质，改性添加剂为有机小分子，该有机小分子至少含有氨基或羧基官能团的一种，且摩尔质量小于210g/mol；然后将其均匀涂覆在铜箔表面，并分别在50℃‑80℃干燥20min‑60min以及100℃‑140℃真空干燥8h‑20h得到硅基负极极片。本发明所公开的硅基负极极片制备方法具有工艺简单的优点，且所制备的极片组装成电池后，展现出高比容量、良好的首次库伦效率以及优异的循环性能，适用于锂离子动力电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池硅基负极极片的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其优异的储能及供电特性受到广泛关注。目前，锂离子电池在手机、笔记本电脑以及电动工具等对能量密度要求不高的领域的应用已趋近于成熟，但在汽车动力电池等高能量密度要求的领域还有极大的提高空间。因此，具有高理论比容量的硅材料成为研究重点，且常与碳结合使用，如常见的表面包覆有薄碳层的硅以及硅碳复合材料。

与硅/碳材料方面的研究相比，关于硅/碳负极材料极片制备工艺的研究报道相对较少。已知的，如Myung-Hyun Ryou等(Adv.Mater.2013,25,1571)分别开发了一种改性的聚丙烯酸和同样改性了的海藻酸钠粘合剂，与传统聚偏氟乙烯(PVDF)相比，均极大的提高了硅材料的循环稳定性。由此可知，对于硅/碳负极材料极片工艺的制备研究是很有必要的，可对相关电池的电化学性能起到至关重要的作用。

虽然负极材料中硅的理论容量远大于石墨的理论容量，但伴随着巨大的体积变化，其体积膨胀非常高，硅的粉化致使电极结构失稳而失效导致电极结构的崩塌和活性材料剥落而使电极失去电接触，电极的容量随之大幅度下降甚至完全失效，进而使得硅基负极的电化学循环性能差。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高比容量、良好的首次库伦效率以及优异的循环性能的锂离子电池硅基负极薄膜的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种锂离子电池硅基负极极片的制备方法，其特征在于，将一定质量比的硅基负极材料、导电剂、粘结剂以及特定质量的改性添加剂与一定试剂充分混合形成泥浆状物质，所述改性添加剂为有机小分子，该有机小分子至少含有氨基或羧基官能团的一种且摩尔质量小于210g/mol；然后将其均匀涂覆在铜箔表面，并分别在50℃-80℃(优选60℃)干燥20min-60min(优选35min)以及100℃-140℃(优选120℃)真空干燥8h-20h(优选12h)得到硅基负极极片。

更优的，以硅基负极材料、导电剂与粘结剂三者质量和为总质量，所述硅基负极材料的质量占总质量百分比为70％-97％，所述导电剂的质量占总质量百分比为1.5％-15％，所述粘结剂的质量占总质量百分比为1.5％-15％。

优选地，所述硅基负极材料的质量占总质量百分比为85％-95％，所述导电剂的质量占总质量百分比为2.5％-7.5％，所述粘结剂的质量占总质量百分比为2.5％-7.5％。

更优的，所述硅基负极材料为纯硅，碳包覆硅以及含硅成分的硅碳复合物中的至少一种，优选纯硅。

更优的，所述硅基材料中硅的质量含量为1％-100％，优选90％-100％。

更优的，所述改性添加剂为酪氨酸、苯丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸、苯丙炔酸、丙烯酸、丁胺以及二乙胺中的至少一种，优选苯丙氨酸和苯丙炔酸；所述添加剂含量不低于硅基负极极片中硅总质量的0.05％，优选1％-25％。