[发明专利]锂电池负极稳定结构、锂电池负极及其制备方法和锂电池

说明书

本发明公开了锂电池负极稳定结构、锂电池负极及其制备方法和锂电池，该锂电池负极稳定结构包括按照重量百分比计的硅/锡基负极材料44％～71％、氧化石墨5％～10％、聚丙烯腈15％～28％和粘结剂9％～27％。本发明通过各种成分按照特定配比制得了锂电池负极，解决了硅/锡基负极材料在循环过程中的体积膨胀问题，提高了硅/锡基负极材料的导电性，增强了硅/锡基负极材料的结构稳定性，提升锂电池负极的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂电池负极材料技术领域，特别涉及一种锂电池负极稳定结构、锂电池负极及其制备方法和锂电池。

背景技术

近年来，随着信息时代多功能便携式和高能量电子设备的飞速发展，以及能源与环境危机对电动车发展的迫切需求，开发高比容量、高稳定性、高安全性、长寿命、低成本的新型锂离子电池负极材料显得尤为紧迫。硅基及锡基负极材料因具有高嵌锂容量、低电压平台、原料丰富、环境友好等优点，日益成为锂离子电池负极材料领域的又一研究热点。然而，硅/锡基材料在嵌脱锂时会发生巨大的体积变化，导致其在循环过程中发生结构粉化，与集流体及导电剂失去电接触，从而导致电池容量的循环衰减。此外，较差的导电性不利于该类材料获得良好的倍率性能。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种提升硅/锡基负极材料的导电性，解决其在循环过程中因体积膨胀导致的结构粉化以及导电性差等问题的锂电池负极稳定结构、锂电池负极及其制备方法和锂电池。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种锂电池负极稳定结构，包括按照重量百分比计的硅/锡基负极材料44％～71％、氧化石墨5％～10％、聚丙烯腈15％～28％和粘结剂9％～27％。

进一步，所述硅/锡基负极材料包括SnO₂、Si、SiO、SiO/C、SiO_x、SiO_x/C中的任一种。

进一步，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯。

本发明第二方面提供一种锂电池负极的制造方法，包括：

1)按照第一方面所述的锂电池负极稳定结构的配比准备硅/锡基负极材料、氧化石墨、聚丙烯腈和粘结剂；

2)在细胞粉碎机中将氧化石墨分散在N-甲基吡咯烷酮中形成氧化石墨溶液；

3)将聚丙烯腈加入到氧化石墨溶液中，加热搅拌1～5h，并加入硅/锡基负极材料和粘结剂搅拌均匀至粘稠，涂于铜箔上；

4)干燥后在保护气氛中，以预定升温速率，于第一预定温度保温2～6h后，升至第二预定温度保温1～10h，得到锂电池负极。

进一步，步骤1)中氧化石墨溶液的浓度为1～10mg/mL。

进一步，步骤4)中预定升温速率为1～10℃/min。

进一步，所述第一预定温度为200～350℃，所述第二预定温度为450～800℃。

进一步，步骤4)中的保护气氛为Ar或Ar/H₂。

本发明第三方面提供一种锂电池负极，所述锂电池负极由第二方面所述的制造方法制得。

本发明还提供一种锂电池负极，包括铜基体和如第一方面所述的锂电池负极稳定结构。

本发明第四方面提供一种锂电池，包括锂电池正极和如第三方面所述的锂电池负极。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

本发明通过各种成分按照特定配比制得了锂电池负极，解决了硅/锡基负极材料在循环过程中的体积膨胀问题，提高了硅/锡基负极材料的导电性，增强了硅/锡基负极材料的结构稳定性，提升锂电池负极的电化学性能。