[发明专利]一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池有效

专利信息
申请号: 202110892574.4 申请日: 2021-08-04
公开(公告)号: CN113555524B 公开(公告)日: 2022-09-13
发明(设计)人: 朱朋辉;刘浩;娄帅宾 申请(专利权)人: 蜂巢能源科技有限公司
主分类号: H01M4/13 分类号: H01M4/13;H01M4/62;H01M4/139;H01M10/0525
代理公司: 北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙) 11463 代理人: 王焕
地址: 213200 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 锂离子电池 负极 及其 制备 方法
【说明书】:

发明涉及锂离子电池技术领域,具体而言,涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池。本发明的一种锂离子电池负极包括负极片基材以及设置于所述负极片基材至少一侧表面的锂层;所述的负极片基材包括负极片集流体以及设置于所述负极片集流体至少一侧表面的负极材料层;所述负极材料层由包括导电剂、含有第一官能团的硅基材料和含有第二官能团的粘结剂的原料制备得到;表面修饰第一官能团包括氨基和/或羟基;所述第二官能团包括羧基。本发明的锂离子电池负极可有效抑制电池循环过程中的膨胀问题,改善锂离子电池的首次库伦效率,显著提升锂离子电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域,具体而言,涉及一种锂离子电池负极及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长等特点逐渐占据了电动汽车的主流市场,电动汽车的快速发展对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的要求。由于商用石墨负极材料理论克容量较低,影响锂离子电池能量密度的提升,因此采用掺杂克容量更高的硅基、锡基等负极材料,但这类材料受限于自身电化学反应机理,不可逆容量较高,首次库伦效率较低,进而影响正极材料克容量发挥。

而掺杂硅基等材料不可避免的会因为膨胀问题导致负极片的反弹大,颗粒间接触差,进而导致电池性能的衰减,同时为解决负极材料首次库伦效率低的问题,通常采用负极预锂技术来弥补不可逆容量的损失,目前负极预锂主要是使用锂箔或锂粉进行预锂来达到改善首效的目的,然而锂箔及锂粉存在造价高、制备困难等缺点,且锂粉的制备存在较大的危险性与不可控性;锂箔预锂对环境的要求苛刻、预锂不均匀、生产效率和利用率低等,导致生产成本提高,不利于实现大规模生产。

有鉴于此,特提出本发明。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种锂离子电池负极,可有效抑制电池循环过程中的膨胀问题,具有优异的首次库伦效率,提升锂离子电池的循环性能。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池负极的制备方法,简单易行,可控性好,安全度高。

本发明的另一个目的在于提供一种锂离子电池,具有较高的首效,优异的循环性能,使用寿命较长。

为了实现本发明的上述目的,特采用以下技术方案:

一种锂离子电池负极,包括负极片基材以及设置于所述负极片基材至少一侧表面的锂层;

所述的负极片基材包括负极片集流体以及设置于所述负极片集流体至少一侧表面的负极材料层;所述负极材料层由包括导电剂、表面修饰第一官能团的硅基材料和含有第二官能团的粘结剂的原料制备得到;

所述第一官能团包括氨基和/或羟基;

所述第二官能团包括羧基。

优选地,所述导电剂、含有第一官能团的硅基材料和含有第二官能团的粘结剂的质量比为(0.5~1.5):(95~97):(2~4)。

优选地,所述硅基材料包括硅碳复合材料、硅的氧化物和硅单质中的至少一种;

优选地,所述硅碳复合材料中,以质量百分比计,碳材料为0.5%~10%,硅材料为90%~99.5%;

优选地,所述硅材料包括氧化亚硅和二氧化硅中的至少一种;

优选地,所述碳材料包括天然石墨、人造石墨、硬碳和软碳中的至少一种;

优选地,所述人造石墨包括一次颗粒石墨和/或二次颗粒石墨。

优选地,所述含有第一官能团的硅基材料的制备方法,包括以下步骤:

将硅基材料与氧化剂或含有第一官能团的溶液混合并进行反应。

优选地,所述氧化剂包括过氧化氢和硫酸的混合液;

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