[发明专利]硅氧碳锂离子电池复合负极浆料及其制备方法以及由其制备得到的锂离子电池负极

说明书

本发明公开了一种硅氧碳锂离子电池复合负极浆料及其制备方法以及由其制备得到的锂离子电池负极，所述硅氧碳锂离子电池复合负极浆料的制备方法为：将气相二氧化硅超声分散在胶液中，得到混合胶液；将碳材料和导电剂干混至混合均匀，然后在干混的同时向其中喷淋混合胶液，喷淋完成后得到复合材料；将复合材料投入匀浆罐内进行搅拌捏合，同时加入去离子水对复合材料进行分散，分散均匀后加入丁苯橡胶乳液(SBR乳液)，进行低速分散；最后经真空脱泡处理即可；本发明使用喷雾方式将气相二氧化硅与碳材料进行复合相较于传统机械搅拌的方式制备出的浆料均一性及稳定性更好，同时可提高极片各部位的面电阻的一致性，并可降低极片的面电阻。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种硅氧碳锂离子电池复合负极浆料及其制备方法以及由其制备得到的锂离子电池负极和电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、低成本、无记忆效应等优越的性能，因此其在日常生活和工业领域得到了广泛的应用。商业化的锂离子电池主要以石墨类材料作为负极材料，其理论比容量只有372mAh/g，无法满足电动汽车和混合动力汽车的发展需求，因此一些原材料供应商开发出比能量更高的硅碳负极材料/硅氧碳负极材料，根据原材料供应商的产品，电芯制造商往往购买其原材料进行不同比例的石墨与硅碳/硅氧材料的物理搅拌混合，制备出的浆料稳定性差，同时涂覆出的极片面电阻率差异也较大，最终导致电芯一致性不好，影响产品使用。

为了提高电芯的能量密度，一些科研所及公司开始大规模使用纯硅碳材料作为电芯的负极原材料来进行研究及制备电芯，但是硅在电化学嵌锂过程中会产生巨大的材料体积变化(300％)，强烈的机械应力导致电极材料与集流体之间丧失接触，同时硅在循环过程中的粉化也会造成电极可逆比容量的迅速衰减，这些因素是导致硅碳负极浆料制备的体系电芯在循环性能方面较差，无法比拟纯石墨体系。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种硅氧碳锂离子电池复合负极浆料的制备方法，该制备方法简单，操作方便，可制备得到均一稳定的锂离子电池负极浆料。

本发明还提供了一种硅氧碳锂离子电池复合负极浆料，采用本发明的制备方法进行制备，本发明的硅氧碳锂离子电池复合负极浆料烘干后，碳颗粒均匀分散，导电剂铰联在碳颗粒之间，碳颗粒表面包覆一层纳米级别硅氧材料的负极材料。

本发明还提供了一种锂离子电池负极，由所述硅氧碳锂离子电池复合负极浆料涂覆在负极集流体上制备得到，其为面电阻极差较小的极片，负极材料中的硅氧碳基负极材料在首次嵌锂过程中能与金属Li发生反应原位生成Li₂0，Li₄Si0₄和Si，其中Li₂O和Li₄Si0₄为惰性成分，不再参与电极反应，是不可逆容量的主要来源，同时这些惰性成分能与活性物质Si均匀分散，在一定程度上有效缓冲Si在嵌脱锂过程中的体积膨胀，从而提高电芯的循环性能。

本发明采取的技术方案为：

一种硅氧碳锂离子电池复合负极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将气相二氧化硅超声分散在胶液中，得到混合胶液；

(2)将碳材料和导电剂干混至混合均匀，然后在干混的同时向其中喷淋混合胶液，喷淋完成后得到复合材料；

(3)将复合材料投入匀浆罐内进行搅拌捏合，同时加入去离子水对复合材料进行分散，分散均匀后加入丁苯橡胶乳液(SBR乳液)，进行低速分散；

(4)将步骤(3)得到的浆料进行真空脱泡处理，即可得到所述硅氧碳锂离子电池复合负极浆料。

进一步地，所述胶液为CMC胶液、SA胶液、PAA胶液、PEG胶液中的任意一种。

所述CMC胶液的固含量为1～8％。