一种锂电池负极及锂电池制造技术

本发明专利技术涉及锂电池制备领域，公开了一种锂电池负极及锂电池，包括：集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。所述保护膜层有效防止了电极开裂和活性物质脱落，保证了电池的容量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂电池制备领域，尤其涉及一种锂电池负极及锂电池。
技术介绍
锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的专利技术家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2＝LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。目前，随着可移动电子设备对高容量、长寿命电池需求的日益增长，人们对锂离子电池的性能提出了更高的要求。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。锂电池主要优点：能量比比较高，目前已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；使用寿命长，使用寿命可达到6年以上；额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V)，约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池电源组；具备高功率承受压力，其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高强度的启动加速；自放电率很低，这是该电池最突出的优越性之一，目前一般可做到1％/月以下，不到镍氢电池的1/20；绿色环保，不论生产、使用和报废，都不合有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是，锂离子电池容量偏低已成为制约电池工业发展的一个瓶颈，寻找更高比容量的正极材料和负极材料已成为电池材料领域的一个发展方向。自20世纪90年代初SONY公司推出商业化的锂离子电池以来，正极材料的比容量一直相对偏低，该问题始终没有大的突破，其研究焦点是寻找新的正极材料体系，降低正极材料的成本，提高正极材料的安全性能。目前商业化的负极材料是碳，自锂离子电池商业化以来，碳材料的研究获得了长足的进步，实际比容量提高很快，已经接近372mAhPg
的理论值，很难再有提升的空间。寻找替代碳的负极材料成为一个重要的发展方向，Si、Sn、Al、Sb等材料以其较高的理论比容量受到锂离子电池材料界的瞩目。硅具有很多优点，地球上储量丰富、成本较低、对环境无害。硅和锂能形成合金，具有4种相态：Li12Si7、Li13Si4、Li7Si3和Li22Si5。硅具有较高的理论比容量(Li22Si5：4200mAhPg)和较低的嵌锂电位(vsLi+PLi)，因而是一种非常有发展前途的锂离子电池负极材料。然而在充放电过程中，硅的脱嵌锂反应将伴随310％的体积变化，易引起电极开裂和活性物质脱落，从而导致电极循环性能恶化。
技术实现思路
本专利技术提供一种锂电池负极及锂电池，解决现有技术中硅的脱嵌锂反应引起电极开裂和活性物质脱落，从而导致电极循环性能恶化的技术问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种锂电池负极，包括：集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。一种锂电池，包括：壳体以及置于壳体内的正极、负极、有机电解质及隔离膜，所述负极包括集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。通过本专利技术提供的一种锂电池负极及锂电池，包括：集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳
化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。所述保护膜层有效防止了电极开裂和活性物质脱落，保证了电池的容量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的锂电池负极的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种锂电池的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本专利技术锂电池负极，包括：集电体110、负极活性材料层120和保护膜层130，所述负极活性材料层120涂覆于所述集电体110之上，所述保护膜层130包覆于所述负极活性材料层120之上，所述负极活性材料层120位于所述保护膜层130与所述集电体110之间，所述负极活性材料120为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层130为碳包覆膜。其中，所述碳包覆膜中的碳包括从由石墨、硬碳、软碳、非晶碳和乙炔黑组成的组中至少一种。所述碳包覆膜中的碳量与所述复合物的重量比例为0.01至0.05。所述碳包覆膜通过蒸镀、溅镀、炉式镀膜、或卷绕式真空镀膜的方式包覆于所述复合物之上。所述碳包覆膜的厚度小于50纳米。所述负极活性材料还可以包括锂金属、与锂合金化的金属、过渡金属氧化物、
非过渡金属氧化物和碳质材料。如图2所示，为一种锂电池的结构示意图，包括壳体以及置于壳体内的正极230、负极240、有机电解质220及隔离膜210，所述负极240包括集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。正极230主要包括集电体和形成于集电体表面的活性材料层，该活性材料层由锂锰氧化物、锂镍氧化物、锂钴氧化物等锂与过渡金属的复合氧化物组成。电解液220为有机电解质溶液，可以由一种有机溶剂或几种有机溶剂组成的混合溶剂添加一种或几种可溶锂盐组成。有机溶剂例如碳酸异丙烯酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、1，2-二甲氧基于乙烷等，典型的可溶锂盐如高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂、六氟砷酸锂等。电解液220还可以为聚合物电解质，如含有高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、三氟甲基磺酸锂等锂盐的聚乙烯氧烷、聚丙烯氧烷、聚丙烯、聚氟乙烯、聚偏氟乙烯等。电池隔离膜210为现代技术所采用的锂电池隔离膜，如无机纸、不织布、高分子聚合物多孔膜等，包括单层膜和多层膜。通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本专利技术可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本专利技术的技术方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂电池负极，其特征在于，包括：集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。

【技术特征摘要】
1.一种锂电池负极，其特征在于，包括：集电体、负极活性材料层和保护膜层，所述负极活性材料层涂覆于所述集电体之上，所述保护膜包覆于所述负极活性材料层之上，所述负极活性材料层位于所述保护膜层与所述集电体之间，所述负极活性材料为复合物，所述复合物包括基质和硅颗粒，基质包括氧化硅、碳化硅和碳，硅颗粒分散在基质中，所述保护膜层为碳包覆膜。2.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于，所述碳包覆膜中的碳包括从由石墨、硬碳、软碳、非晶碳和乙炔黑组成的组中至少一种。3.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于，所述碳包覆膜中的碳量与所述复合物的重量比例为0.01至0.05。4.根据权利要求1所述的锂电池负极，其特征在于，所述碳包覆膜通过蒸镀、溅镀、炉式镀膜、...

【专利技术属性】
技术研发人员：马兴立，马伟华，赵亚，孙晓辉，
申请(专利权)人：宁波维科电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33