[发明专利]一种高比能锂离子电池负极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高比能锂离子电池负极，包括以下质量比的组分：负极活性材料70‑98%、导电剂一0‑5%、导电剂二0‑5%以及粘接剂余量，同时提出了通过该组份制备锂电池负极的制备方法，包括以下步骤：S1将负极活性材料、导电剂一、导电剂二和粘接剂加入去离子水，进行充分搅拌，得到负极浆料；S2将上述负极浆料用涂覆机涂覆于厚度为4‑12um，孔隙率为0%‑50%，孔径大小0‑200um铜箔集流体上，并进行烘干；S3将步骤S2中烘干后的铜箔集流体辊压，制成负极极片。利用不同类型导电剂的组合，以及多孔集流体，提升了电极的粘结强度，有效的抵消了硅负极充放电过程中体积膨胀的不利影响，同时，集流体多孔设计，改善了硅负极膨胀导致极片褶皱问题，降低了硅负极的不安全风险。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体来说，涉及一种高比能锂离子电池负极及其制备方法。

背景技术

随着新能源汽车近些年的快速发展以及消费者对其长续航里程的需求，高比能锂离子动力电池成为动力电池发展的必然趋势。由于高比能量锂离子动力电池需要采用新的电池体系与新的工艺来提供更高的比能量，因此，与其相匹配的制造工艺需要在现有的锂离子动力电池的制作工艺基础上进行优化改进，以提高高比能锂离子动力电池的安全性、电性能，进而满足高里程、长寿命新能源汽车的需求。

在负极材料方面，由于传统的商业化石墨的理论容量为372mAhg^-1,难以满足高比能锂离子电池的需求，因此寻找更高比能量材料负极显得格外紧迫。硅负极材料的理论容量为4200mAhg^-1，是商业化石墨的10倍以上，且脱/嵌锂电位(0-0.45V)与石墨平台接近，因此，被看作商业石墨最有潜力的高比能负极替代材料。但是，硅自身的膨胀问题，在充放电过程中体积变化为300％，会造成电极坍塌脱落，因此，需要在负极电极设计中，加以考虑，有效应对其膨胀带来的不利影响。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种高比能锂离子电池负极及其制备方法，能够解决现有技术中存在的问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高比能锂离子电池负极，包括以下质量比的组分：负极活性材料70-98％、导电剂一0-5％、导电剂二0-5％以及粘接剂余量。

进一步的，所述负极活性材料为纳米硅、硅氧碳、氧化亚硅、石墨、硅合金、金属氧化物、锡合金中的一种或几种。

进一步的，所述导电剂一和导电剂二为碳质材料、片状的石墨类材料、线状的碳纤维材料、石墨烯、金属粉、金属纤维材料和导电聚合物类材料中的一种或几种。

进一步的，所述粘接剂为羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、果胶、聚丙烯酸、羧基丁腈橡胶和羧基聚酰亚胺中的一种或几种。

本发明还提出了一种高比能锂离子电池负极的制备方法，包括以下步骤：

S1将负极活性材料、导电剂一、导电剂二和粘接剂加入去离子水，进行充分搅拌，得到负极浆料；

S2将上述负极浆料用涂覆机涂覆于厚度为4-12um，孔隙率为0％-50％，孔径大小0-200um铜箔集流体上，并进行烘干；

S3将步骤S2中烘干后的铜箔集流体辊压，制成负极极片。

进一步的，所述铜箔集流体为压延铜箔、电解铜箔；表面光滑箔、表面粗糙箔中的一种或几种。

进一步的，所述涂覆负极浆料的铜箔集流体厚度为100-300um。

进一步的，所述辊压后的铜箔集流体厚度为10-80um。