[发明专利]一种掺硅补锂负极片及其制备方法以及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子技术领域，尤其涉及一种掺硅补锂负极片及其制备方法以及锂离子电池，从上至下依次包括第一掺硅涂层、第一负极集流体、补锂层、第二负极集流体和第二掺硅涂层。本发明的掺硅补锂负极片两外侧设置有第一掺硅涂层和第二掺硅涂层，内侧设置有补锂层，具有高的克容量、首次效率、循环稳定性以及安全性。

技术领域

本发明属于锂离子技术领域，尤其涉及一种掺硅补锂负极片及其制备方法以及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有高能量密度，高输出电压，无记忆效应，环境友好等优点，被广泛应用于电子移动设备，动力交通运输网，智能电网等领域。然而，在其反复充放电过程中，容易导致活性物质锂离子的损失。当锂离子电池的负极为石墨时，其首次库伦效率一般在92％-94％，理论克容量为372mAh/g，导致整个电池能量密度很难提高。若要提高电池的能量密度，目前的主流是对石墨进行掺硅，虽然硅有较高的理论克容量，但是掺硅后电芯首效较低，且循环稳定性较差，此时要想实现大规模的应用，对其进行补锂是必要的。

现有的补锂技术层出不穷，研究人员提出了多种补锂策略。中国专利CN202010584954.7提出了一种补锂负极片、锂离子电池及其制备方法，通过将正负极组装成电池进行充放电到达一定的截止电压之后，再将电池拆解，除去正极片，得到补锂的负极片。此方法操作繁琐复杂，补锂后的负极片可能残留很多副反应产物，而丢弃正极片，导致成本增加等。中国专利 CN202010238490.4公开了一种含硅负极材料的补锂方法及负极片、电池，此方法对设备工艺要求较高。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种掺硅补锂负极，具有较高的克容量、首次效率、循环保持率以及结构稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺硅补锂负极片，从上至下依次包括第一掺硅涂层、第一负极集流体、补锂层、第二负极集流体和第二掺硅涂层，第一掺硅涂层与第二掺硅涂层连接，第一负极集流体与第二负极集流体连接。

优选地，第一掺硅涂层与第二掺硅涂层一体成型连接，第一负极集流体与第二负极集流体一体成型连接。第一负极集流体与第二负极集流体一体成型连接，成形后金属形态相对固定，使复合负极片结构更稳定，补锂后不会破坏极片结构，安全性更好，且制备过程中更加简单，更容易实现自动化。相对于分别使用两层独立的负极集流体层和两层独立的掺硅涂层直接贴合制成的负极片，本发明的第一负极集流体与第二负极集流体一体成型连接，成形后金属形态相对固定，使复合负极片结构更稳定，即使中间的补锂层注液化成后，补锂层溶解扩散，上下两层极片的结构不容易移动错位引发安全性问题。

优选地，所述补锂层的厚度为1～100μm。补锂层的厚度为1μm、5μm、10μm、 15μm、20μm、25μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、 100μm；所述第一掺硅涂层和/或第二掺硅涂层的厚度为10～50μm。第一掺硅涂层的厚度为10μm、20μm、30μm、40μm、50μm；第二掺硅涂层的厚度为10μm、 20μm、30μm、40μm、50μm。

本发明的目的之二在于：针对现有技术的不足，而提供一种掺硅补锂负极片的制备方法，制备方法工艺简单，不用改变原来的生产线，无需对电池结构重新设计，适合大批量生产。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺硅补锂负极片的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1、配制负极硅基浆料，取一负极集流体，将负极硅基浆料涂覆于负极集流体的一表面形成负极硅基涂层得到基片；

步骤S2、取一补锂片，将补锂片设置于基片远离负极硅基浆料的另一表面得到复合基片；