一种用于锂电池的负极及其制备方法、锂电池技术

本发明专利技术涉及一种用于锂电池的负极，包括在负极集流体设置第一电极活性物质成型体和第二电极活性物质成型体，其中第一电极活性物质成型体包含多个离散的成型单元，第二电极活性物质成型体充填多个成型单元的间隙且覆盖于第一电极活性物质成型体表面，第一电极活性物质成型体包含硅材料，而第二电极活性物质成型体包含碳材料。本发明专利技术还涉及利用掩膜版法制备该负极的方法和锂电池。所述锂电池负极，碳材料包裹在硅材料成型单元的外部并填充成型单元的间隙，利用碳材料的物理特性吸收和缓冲硅在充放电过程中的体积变化，缓解因体积变化造成的电极破裂、粉碎、与导电剂分离等技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于锂电池的负极及其制备方法、锂电池
本专利技术涉及一种锂电池电极
，尤其涉及一种用于锂电池的负极及其制备方法。
技术介绍
自上世纪九十年代，锂离子电池问世以来，因为其能量密度大、工作电压高，循环次数多、无记忆效应等优点而被广泛应用。随着各种电子产品及电动车的广泛使用，人们对续航能力的要求越来越高，迫切需要开发能量密度高、循环寿命长的锂离子电池。石墨是目前市场中最主要的负极材料，但是其比容量低(仅372mAh/g)，高电池密度下电化学性能差，而限制了锂离子电池能量密度的进一步提高。硅基负电极具有最高的理论比容量，高达4200mAh/g，但它也存在着诸多问题：电极上的硅颗粒在脱嵌锂时伴随着的体积膨胀和收缩而导致的颗粒粉化、脱落、导电性变差、SEI膜破裂等一系列问题，导致电池的容量迅速下降。而碳材料虽然比容量较低，但是其离子导电性及电子导电性较好，且在充放电过程中体积变化较小。因此如果将硅与碳同时用于制备电极，则硅碳之间的优点互补，有希望得到容量比较高且体积变化小的硅碳混合电极。目前，硅碳混合电极制备时，往往是直接将硅粉中掺入适当比例的石墨类负极材料，然后涂覆到集流体(为铜片、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于锂电池的负极，包括负极集流体，其特征在于：在该负极集流体设有第一电极活性物质成型体和第二电极活性物质成型体；所述第一电极活性物质成型体包含多个离散的成型单元，所述第二电极活性物质成型体充填在所述多个成型单元的间隙且覆盖于所述第一电极活性物质成型体的表面；其中所述第一电极活性物质成型体包含硅材料；所述第二电极活性物质成型体包含碳材料。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂电池的负极，包括负极集流体，其特征在于：在该负极集流体设有第一电极活性物质成型体和第二电极活性物质成型体；所述第一电极活性物质成型体包含多个离散的成型单元，所述第二电极活性物质成型体充填在所述多个成型单元的间隙且覆盖于所述第一电极活性物质成型体的表面；其中所述第一电极活性物质成型体包含硅材料；所述第二电极活性物质成型体包含碳材料。2.根据权利要求1所述的负极，其特征在于：所述第一电极活性物质成型体由含有硅材料、导电剂和粘合剂的浆料干燥固化成型制得；所述第二电极活性物质成型体由含有碳材料、导电剂和粘合剂的浆料干燥固化成型制得。3.根据权利要求2所述的负极，其特征在于，所述第一电极活性物质成型体由含有硅材料、碳材料、导电剂和粘合剂的浆料干燥固化成型制得；优选地，所述碳材料为天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳或中间相碳微球中一种或几种的混合；优选地，所述碳材料在所述第一电极活性物质成型体的浆料中以质量百分比计的占10～70％。4.根据权利要求1所述的负极，其特征在于：所述第一电极活性物质成型体的质量占所述第一电极活性物质成型体与所述第二电极活性物质成型体总质量的20％～80％。5.根据权利要求1所述的负极，其特征在于：所述第一电极活性物质成型体的成型单元为圆柱体、棱柱体、椭圆柱体、圆锥体、棱锥体或圆球体，每个成型单元形状相同或不同；优选地，所述第一电极活性物质成型体的成型单元的体积为10-9mm3～103mm3，每两个成型单元的中心间距为3μm～30mm。6.根据权利要求1所述的负极，其特征在于：所述第二电极活性物质成型体还充填于所述负极集流体的表面与所述第一电极活性物质成型体之间，使所述第一电极活性物质成型体的各个成型单元被包裹地镶嵌在所述第二电极活性物质成型体中。7.一种锂电池，包括正极、隔膜和负极，其特征在于，所述负极为权利要求1～6任一所述的负极。8.一种用于锂电池的负极的制备方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱坤磊，唐其伟，池子翔，苗力孝，
申请(专利权)人：桑德集团有限公司，桑顿新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：西藏,54