[发明专利]一种低粗糙度的锂离子电池石墨烯-二氧化硅负极片的制备方法

说明书

本发明锂电池领域，提供了一种低粗糙度的锂离子电池石墨烯‑二氧化硅负极片的制备方法，包括：1)配料：分别称取石墨烯‑二氧化硅复合气凝胶粉末，导电剂，分散剂，粘合剂，增稠剂，水；2)负极浆料的制备；3)涂布：将负极浆料涂布至负极集流体表面，接着进行冷压碾压，然后抽真空烘烤，制得负极片。本发明的负极浆料中含有石墨烯‑二氧化硅复合气凝胶材料，其不仅比表面积大，而且柔性较高，并且采用特殊工艺进行涂布，涂布于负极片表面固化后，所得负极片表面较为平滑，粗糙感弱，因此能够有效防止隔膜被刺穿，延长电池使用寿命。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，特别地，涉及一种低粗糙度的锂离子电池石墨烯-二氧化硅负极片的制备方法。

背景技术

随着新能源的发展，锂离子电池在各个领域中得到了长足的发展。而锂离子电池的正负极材料对于提升锂离子电池的性能起着关键性作用。对于锂离子负极材料，最早都是采用碳材料，而后出现了硅、钛以及复合材料等。另一方面，石墨烯具有单层二维片状结构，比表面积较大，具有出色的导电性、导热性、低电阻率等，非常适合作为负极材料，现有技术许多锂离子电池的负极片中都已经有应用。用石墨烯或者其与其他负极材料的复合材料作为负极，能够显著降低电池内阻，提高电池循环性能。

虽然石墨烯具有众多优点，但是经过研究，本发明人发现了石墨烯也存在一些缺点：虽然石墨烯具有单层二维片状结构，但是在实际使用过程中相邻石墨烯之间的片层间距会逐渐缩小，使得石墨烯的剥离程度降低，从而导致其柔性降低，硬度变高。当将石墨烯用作负极材料并将其涂覆于负极集流体(通常为铜箔)表面固化后，坚硬的石墨烯以及其他负极颗粒材料会使得负极片表面变得非常粗糙，在锂离子电池长时间工作后，由于电池隔膜与负极片长期的挤压接触以及高温影响，隔膜容易被负极片刺穿，容易发生微短路甚至隔膜失效情况。

通常情况下，现有技术中为了提高隔膜抗穿刺强度，会在隔膜表面涂覆一层陶瓷涂层，但是这又会带来新问题：由于陶瓷涂层的设置，导致隔膜的透气性以及对电解液的浸润性都大幅降低，从而影响电池性能。

专利201210533334.6公开了一种石墨烯复合锂离子电池负极材料及其制备方法，负极材料包括多层石墨烯片层，相邻的石墨烯片层之间设有空心纳米负极颗粒层，石墨烯片层将空心纳米负极颗粒逐个半包围间隔开，相邻的石墨烯片层之间留有间隙；空心纳米负极颗粒由碳外层、中空的金属负极材料内层组成。制备方法包括：将二氧化硅的有机前躯体、阳离子表面活性剂、锡盐溶液、有机碳源混合反应；加入氧化石墨烯或石墨烯的分散液反应、干燥得中间产物；再经处理液处理得初产物；初产物热处理得产品。本发明的负极材料导电性好、电化学储锂容量大、能量密度高、循环性能好。制备容易实现工业化、低成本。

上述专利虽然采用了石墨烯负载负极颗粒(碳、硅材料)，从表面上看与本发明技术方案相似，但是其仅仅是用石墨烯包覆负极材料以解决碳、硅负极材料容易发生膨胀导致负极材料失效的技术问题，并无法解决石墨烯以及其他负极材料制成负极片后表面较为粗糙的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低粗糙度的锂离子电池石墨烯-二氧化硅负极片的制备方法，本发明的负极浆料中含有石墨烯-二氧化硅复合气凝胶材料，其不仅比表面积大，而且柔性较高，并且采用特殊工艺进行涂布，涂布于负极片表面固化后，所得负极片表面较为平滑，粗糙感弱，因此能够有效防止隔膜被刺穿，延长电池使用寿命。

本发明的技术方案为：一种低粗糙度的锂离子电池石墨烯-二氧化硅负极片的制备方法，包括以下步骤：

1)配料：分别称取石墨烯-二氧化硅复合气凝胶粉末95-97份，导电剂0-2份，分散剂0-1份，粘合剂0.5-2.5份，增稠剂0-2份，水140-160份。上述各组分均为重量份。

2)负极浆料的制备：先将增稠剂添加至一半配方量的水中，然后在搅拌条件下依次添加粘合剂、分散剂、导电剂和石墨烯-二氧化硅复合气凝胶粉末，分散均匀后添加余量的水；对所得浆料进行研磨，过筛后制得负极浆料。