[发明专利]一种锂化硅基负极极片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种预锂化硅基负极极片，其特征在于，所述预锂化硅基负极极片包括集流体、硅基活性物质层和预锂化层，所述硅基活性物质层设置于所述集流体和所述预锂化层之间，所述硅基活性物质层与预锂化层接触一侧设置有微孔。

2.如权利要求1所述的预锂化硅基负极极片，其特征在于，所述预锂化层的厚度为1～15μm，优选为2～12μm，进一步优选为3～10μm。

3.如权利要求1或2所述的预锂化硅基负极极片，其特征在于，所述预锂化层包括惰性锂粉、粘结剂和导电剂；

优选地，所述导电剂包括乙炔黑、科琴黑、炭黑、导电石墨、碳纳米管、VGCF或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述预锂化层还包括填充料；

优选地，所述填充料包括二氧化硅、氧化锌、三氧化二铝或勃姆石中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述填充料的粒径为200～1000nm。

4.如权利要求1-3任一项所述的预锂化硅基负极极片，其特征在于，以所述预锂化层的质量为100％计，所述惰性锂粉的质量分数为10～60％；

优选地，以所述预锂化层的质量为100％计，所述粘结剂的质量分数为3～10％；

优选地，以所述预锂化层的质量为100％计，所述导电剂的质量分数为3～10％；

优选地，以所述预锂化层的质量为100％计，所述填充料的质量分数为20～80％。

5.如权利要求1-4任一项所述的预锂化硅基负极极片，其特征在于，所述微孔的深度≤硅基负极极片表面的活性物质层厚度；

优选地，所述微孔的直径为0.5～70μm，优选为1.0～60μm，进一步优选为2.0～50μm；

优选地，所述微孔的深度为2～200μm，优选为5～180μm，进一步优选为10～160μm；

优选地，所述微孔的间距为5～800μm，优选为10～600μm，进一步优选为20～500μm；

优选地，以所述硅基负极极片表面的活性物质层的面积为100％计，所述微孔的总面积的百分比为0.2～20％，优选为0.5～18％，进一步优选为1.0～15％。

6.一种如权利要求1-5任一项所述预锂化硅基负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将硅基负极材料、导电剂和粘结剂混合后涂布在集流体上，经一次辊压制得硅基负极极片，在硅基负极极片表面设置微孔结构；

(2)将惰性锂粉、粘结剂、导电剂、填充料和溶剂混合，得到预锂化试剂；

(3)使用步骤(2)得到的预锂化试剂对步骤(1)得到设置有微孔结构的硅基负极极片进行预锂化，得到所述预锂化硅基负极极片。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅基负极材料包括氧化亚硅、硅碳或石墨中的任意一种或至少两种的组合，优选为氧化亚硅、硅碳和石墨；

优选地，所述所述硅基负极极片的面密度为5～50mg/cm²，优选为6～40mg/cm²，进一步优选为8～35mg/cm²；

优选地，所述硅基负极极片的压实密度为0.9～1.9g/cm³，优选为1.0～1.9g/cm³，进一步优选为1.2～1.8g/cm³。

8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述在硅基负极极片表面设置微孔结构的方法包括凸版印刷、激光刻蚀、模板-腐蚀或冰模板法中的任意一种或至少两种的组合。

9.如权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述预锂化包括将预锂化试剂涂覆在设置有微孔结构的硅基负极极片表面；

优选地，所述涂覆的方法包括转移式涂布、喷涂、挤压式涂布、凹版涂布或刮涂中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述涂覆后进行二次辊压。

10.一种预锂化的锂离子电池，其特征在于，所述预锂化的锂离子电池通过采用权利要求1-5任一项所述的预锂化硅基负极极片与正极片和隔膜组装成电池后，注液并化成得到。