[发明专利]锂离子电池负极片及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种锂离子电池负极片及其制备方法与应用，以重量份计，所述锂离子电池负极片包括：二元复合材料98‑102份、导电剂0.5‑1.5份、粘结剂1‑3份与补锂材料0.1‑2份；其中，所述二元复合材料为片状有孔硬碳和纳米硅基材料的复合材料。本发明通过将片状有孔硬碳与纳米硅基材料复合，制备得到的锂离子电池负极片兼顾硬碳材料的快速充电能力和低膨胀性能以及纳米硅基材料的高容量。同时，通过负极补锂克服了硬碳与硅基材料的缺陷，提高了首次库伦效率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，涉及一种负极材料，尤其涉及锂离子电池负极片及其制备方法与应用。

背景技术

目前负极材料主要为石墨基材料，但是石墨负极材料存在容量低、倍率性能差的问题，而超长续航、超级快充是下一代锂离子电池的重点开发方向。纯石墨材料无法满足需求，需要开发更高能量密度、更优快充性能的负极材料。除石墨材料以外，硬碳类材料是一种新型负极材料，其相对于石墨材料具有容量高、动力学好、膨胀低的优点，但是其首次库伦效率偏低；硅基材料也被认为是比较有前景的负极材料，其容量更高，但是首次库伦效率偏低，倍率性能较差。

现有技术中一般采用石墨/硅基材料复合的方式兼顾能量密度和快充性能，但是石墨的快充性能基本已经达到极限，继续提升的空间不大。同时，硅基材料和石墨材料的膨胀都偏大，这就导致电芯在循环充放电过程中，结构稳定性很容易受到破坏，循环衰减较快。

因此，如何突破传统石墨材料的限制，制备具有新型负极材料的锂离子电池负极片，使其兼顾硬碳材料的快充能力与低膨胀能力以及硅基材料的高容量性能，同时具备高的首次库伦效率，是锂离子电池技术领域亟需解决的问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种锂离子电池负极片及其制备方法与应用，所述锂离子电池负极片兼顾硬碳材料的快充能力与低膨胀能力以及硅基材料的高容量性能，同时具备高的首次库伦效率以及良好的稳定性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池负极片，以重量份计，所述锂离子电池负极片包括：

所述二元复合材料为片状有孔硬碳和纳米硅基材料的复合材料。

硬碳材料具有容量高与动力学性能好的优点，但是首次库伦效率低的缺点，硅材料是容量更高的负极材料，但是其膨胀率高且倍率性能差，首次库伦效率低。本发明通过复合硬碳与硅材料制备得到锂离子电池负极片，不仅兼顾了两种材料的优点，并且改进了两种材料的缺陷。同时，通过补锂材料的添加能够改善硬碳与硅材料的低首次库伦效率。

所述锂离子电池负极片中二元复合材料的重量份为98-102份，例如可以是98份、99份、100份、101份或102份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述锂离子电池负极片中导电剂的重量份为0.5-1.5份，例如可以是0.5份、0.7份、1份、1.2份或1.5份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述锂离子电池负极片中粘结剂的重量份为1-3份，例如可以是1份、1.5份、2份、2.5份或3份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述锂离子电池负极片中补锂材料的重量份为0.1-2份，例如可以是0.1份、0.5份、1份、1.5份或2份，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述二元复合材料中所述片状有孔硬碳的质量百分数为10-90wt％，例如可以是10wt％、30wt％、50wt％、70wt％或90wt％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用，余量为所述纳米硅基材料。