[发明专利]硅碳负极片及其应用

说明书

本发明提供了一种硅碳负极片及其应用，所述硅碳负极片包括集流体，以及在集流体两侧分别依次设置的石墨层、硅碳复合层和石墨层。本发明通过在集流体的两侧均设置石墨层、硅碳复合层和石墨层的三层结构，利用石墨层的设置避免硅碳复合层与电解液的接触造成的副反应，从而有效降低电池的直流内阻，同时避免硅碳复合层与集流体的接触造成的大电流损伤，提升了电池的存储容量保持率及长期稳定性。

技术领域

本发明属于电池领域，涉及一种负极片，尤其涉及一种硅碳负极片及其应用。

背景技术

氧化亚硅材料(SiO_x)因其具有较高的理论比容量，以及较低的反应电位，而被应用于高能量密度的动力电池体系。然而，氧化亚硅的充电态体积膨胀达到150％，巨大的体积膨胀与收缩导致氧化亚硅在充放电过程中产生颗粒裂纹粉化，不断产生新的表面消耗锂离子，并使颗粒与导电剂或集流体脱离，降低氧化亚硅负极的循环稳定性。

虽然通过氧化亚硅与石墨的掺混得到C-SiO_x材料，使得SiO_x的体积膨胀由石墨承担。然而，SiO_x与石墨的掺混使SiO_x在负极中的分布较为随机，当其分布于负极表面时，将导致其与电解液发生副反应，使活性锂发生过多消耗，增加电池阻抗，降低电池容量；当其分布于集流体表面时，局域电流过大将导致局部结构破坏，增加电池阻抗。

基于以上研究，需要提供一种硅碳负极片，硅氧材料能够不受电解液的直接侵蚀，以及大电流的破坏，能够降低电池的直流内阻，提升电池的容量，成为了目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅碳负极片及其应用，所述硅碳负极片的C-SiO_x能够得到保护，不直接与电解液和负极集流体接触，避免了SiO_x与电解液发生反应，及大电流的破坏，提升了电池的容量，降低了直流内阻。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种硅碳负极片，所述硅碳负极片包括集流体，以及在集流体两侧分别依次设置的石墨层、硅碳复合层和石墨层。

本发明通过在硅碳复合层两侧设置石墨层，即，负极集流体的两侧均设置有石墨层、硅碳复合层和石墨层这种三层结构，来防止硅碳复合层直接与电解液、负极集流体的接触；石墨层作为缓冲层，相较于直接掺混得到的硅碳负极片，这样的三层结构设计的电池具有更小的直流内阻值以及更优的存储容量保持率，有效提升了电池的长期稳定性。

本发明所述硅碳负极片的结构为依次层叠设置的石墨层、硅碳复合层、石墨层、集流体、石墨层、硅碳复合层和石墨层。

优选地，所述硅碳复合层的厚度为20μm至80μm，例如可以是20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm或80μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述石墨层的厚度为10μm至40μm，例如可以是10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm或40μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明所述石墨层的厚度在合理的范围内，一方面能够有效防止硅碳负极片与电解液和集流体的接触，另一方面能够使硅碳复合层的容量能够得到最大程度的有效发挥。

优选地，所述硅碳复合层包括硅氧材料，所述硅氧材料的粒径D₅₀为4μm至10μm，例如可以是4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

优选地，所述硅碳复合层还包括石墨、导电剂和粘结剂。