[发明专利]一种复合硅基负极极片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合硅基负极极片，其特征在于，所述复合硅基负极极片包括集流体和依次层叠设置于所述集流体表面的碳基材料涂层和硅基材料涂层，所述硅基材料涂层包括硅基活性材料、硬碳组织结构和导电网络。

2.如权利要求1所述的复合硅基负极极片，其特征在于，所述硅基材料涂层中，所述硬碳组织结构包括硬碳材料和粘结剂；

优选地，所述硬碳材料和硅基活性材料的体积比为(10～40):1，优选为30:1；

优选地，所述硬碳材料和硅基活性材料的质量比为(5～25):1，优选为19:1；

优选地，所述硬碳材料包括炭黑；

优选地，所述硬碳材料由热固性前体热处理碳化制得；

优选地，所述热固性前体包括蔗糖、生物质材料或酚醛树脂中的任意一种或至少两种的组合。

3.如权利要求1或2所述的复合硅基负极极片，其特征在于，所述碳基材料涂层和硅基材料涂层设置于所述集流体的一侧或两侧；

优选地，所述碳基材料涂层的单侧厚度为60～80μm；

优选地，所述硅基材料涂层的单侧厚度为70～90μm。

4.一种如权利要求1-3任一项所述复合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)将碳基材料、导电剂、粘结剂和溶剂混合得到碳基涂料，将硅基活性材料、硬碳材料、导电添加剂、粘结剂和溶剂混合得到硅基涂料；

(2)将所述碳基涂料涂覆于集流体两侧表面，干燥后将所述硅基涂料涂覆于所述碳基涂料表面，经冷压处理得到所述复合硅基负极极片。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳基材料包括石墨；

优选地，所述导电剂包括导电炭黑、乙炔黑、科琴黑或导电石墨中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸或丁苯橡胶中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述导电添加剂包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。

6.如权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述碳基涂料中，碳基材料、导电剂和粘结剂的质量比为(93～98):(0.5～2):(2～4)。

7.如权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅基涂料中，硅基活性材料、硬碳材料、导电添加剂和粘结剂的质量比为(90～95):(3～6):(0.5～2):(1～3)。

8.如权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述碳基涂料的涂布温度为110～130℃；

优选地，所述碳基涂料的涂布速度为5～8m/min。

9.如权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述硅基涂料的涂布温度为80～100℃；

优选地，所述硅基涂料的涂布速度为4～6m/min。

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包含如权利要求1-3任一项所述的复合硅基负极极片。