[实用新型]一种低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池

说明书

本实用新型提供了一种低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池，包括集流体及由内而外依次涂敷于集流体上的多层硅碳层，不同硅碳层的膨胀率由内而外依次减小。本实用新型所述的低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池在集流体外设置了至少两层硅碳层，外层使用膨胀率较低的硅碳电极材料，内层使用膨胀率较高的硅碳电极材料，通过外层对内层的束缚作用，能够抑制硅碳电极表面的膨胀，防止发生破裂、粉化，降低电池容量衰减速率。

技术领域

本实用新型属于锂离子电池配件领域，尤其是涉及一种低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池。

背景技术

随着对能量密度要求的不断提升，石墨负极材料由于受到理论容量372mAh/g的制约，压实密度经过几年的提升，也基本达到了极限，硅碳负极材料成为一种高能量密度要求的负极材料，硅的理论容量可达4200mAh/g。

但是硅碳负极片表面的束缚力很小，因此极片表面、或靠近表面的硅膨胀非常严重，产生严重的裂纹，硅碳膨胀本身造成负极活性颗粒间间隙面积变小或完全分离，电子导电网络被破坏；同时，裂纹会消耗活性锂，造成电池容量快速衰减。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池，以解决硅碳电极表面严重膨胀，导致负极电导率下降、容量快速衰减的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种低膨胀的硅碳负极，包括集流体及由内而外依次涂敷于集流体上的多层硅碳层，不同硅碳层的膨胀率由内而外依次减小，通过具有低膨胀率的外层硅碳层对具有高膨胀率的内层硅碳层起到束缚作用，抑制硅碳负极的膨胀。

进一步地，所述集流体为铜箔，集流体的厚度为5-10μm。

进一步地，最内层的硅碳层双面面密度为15mg/cm²。

进一步地，最外层的硅碳层双面面密度为3mg/cm²。

进一步地，最内层的硅碳层按质量百分比包括硅碳5％-30％、石墨65％-92.5％、导电剂0.5％-5％、粘结剂2％-5％。

进一步地，最外层的硅碳层按质量百分比包括硅碳0％-10％，石墨74.5％-95％，导电剂0.5％-10％，粘结剂2％-10％。

进一步地，为提高表层对下层硅碳的束缚作用，最外层的硅碳层使用的粘结剂包括PAA、PAN或PEO交联树脂。

一种应用了上述硅碳负极的锂离子电池。

相对于现有技术，本实用新型所述的低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池具有以下优势：

本实用新型所述的低膨胀的硅碳负极及其锂离子电池在集流体外设置了至少两层硅碳层，外层使用膨胀率较低的硅碳电极材料，内层使用膨胀率较高的硅碳电极材料，通过外层对内层的束缚作用，能够抑制硅碳电极表面的膨胀，防止发生破裂、粉化，降低电池容量衰减速率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的硅碳负极的结构示意图。

附图标记说明：

1、铜箔；2、内层硅碳层；3、表层硅碳层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。