The invention relates to a silicon negative electrode material based on mineral hydrogel binder and its preparation and application. The amorphous calcium carbonate/polyacrylic acid mineral hydrogel binder is dissolved by hydrochloric acid, mixed with silicon negative active material and conductive filler, and then regenerated by ammonium carbonate vapor diffusion. The obtained negative electrode material can be used to develop high performance and high cycle life lithium ion batteries. The mineral hydrogel binder prepared by the invention has a very high elastic modulus (~22GPa) in the electrolyte, and can effectively inhibit the volume expansion of the silicon negative electrode in the process of lithium intercalation. The electrochemical test shows that the mineral hydrogel binder can achieve good battery cycle stability and the first Coulomb efficiency.
【技术实现步骤摘要】
一种基于矿物水凝胶粘合剂的硅负极材料及其制备和应用
本专利技术属于锂离子电池负极材料及其制备和应用领域，特别涉及一种基于矿物水凝胶粘合剂的硅负极材料及其制备和应用。
技术介绍
锂离子电池作为高效轻质便携的储能装置广泛应用于电子设备、电器、电动汽车等领域。目前商品化锂离子电池多采用比容量较低的石墨(370mAhg-1)作为负极活性材料，而拥有极高理论比容量的硅(4200mAhg-1)作为负极材料非常适于制备高性能锂离子电池，近年来表现出了巨大的应用前景。然而，硅负极锂离子电池在充放电过程中由于硅锂化过程带来巨大的体积变化(～400％)，极易造成负极材料粉化失效，电池循环寿命不高。解决这一问题的其中一个有效的办法是采用合适的高分子粘合剂将硅粒子、导电填料进行有效粘合，抑制硅锂化过程中的体积变化并保持电极的完整性，从而提高电池循环寿命。传统的电极材料粘合剂为聚偏氟乙烯(PVDF)，由于与电极材料粘合力差、电解液中电化学稳定性差、电极制备过程需要有机溶剂参与等诸多问题，并非理想的粘合剂选择。近年来，越来越多的环境友好的水性粘合剂被开发出来用于锂电池硅负极的制备。比如，《科...
【技术保护点】
1.一种基于矿物水凝胶粘合剂的硅负极材料，其特征在于，所述硅负极材料为硅粒子、炭黑经矿物水凝胶粘合后形成负极材料；其中矿物水凝胶制备：搅拌条件下，将碳酸钠溶液滴加入到氯化钙和聚丙烯酸的混合溶液中，洗涤，得到矿物水凝胶。
【技术特征摘要】
1.一种基于矿物水凝胶粘合剂的硅负极材料，其特征在于，所述硅负极材料为硅粒子、炭黑经矿物水凝胶粘合后形成负极材料；其中矿物水凝胶制备：搅拌条件下，将碳酸钠溶液滴加入到氯化钙和聚丙烯酸的混合溶液中，洗涤，得到矿物水凝胶。2.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述硅粒子、炭黑、矿物水凝胶的固含量比为5-10:0.5-1:0.5-1。3.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述硅粒子的尺寸为100-700nm，矿物水凝胶为无定形碳酸钙与聚丙烯酸的复合水凝胶。4.根据权利要求1所述负极材料，其特征在于，所述碳酸钠浓度为0.05-0.2M；混合溶液中氯化钙的浓度为0.05-0.2M，聚丙烯酸的浓度为0.05-0.2M，聚丙烯酸平...
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