The invention relates to a negative pole composition for lithium ion batteries, which comprises a) silicon-based active material and b) adhesives, wherein the adhesives are selected from the following groups: oxidized starch, locust bean gum, Tara gum, carrageenan and any combination thereof. The invention also relates to a method for preparing a negative electrode for a lithium ion battery and a lithium ion battery.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】负极组合物、制备负极的方法及锂离子电池
本专利技术涉及用于锂离子电池的负极组合物、制备用于锂离子电池的负极的方法以及锂离子电池。
技术介绍
现在锂离子电池广泛地用于储能系统及电动车。硅由于其大的理论容量以及温和的运行电压，所以是用于锂离子电池电极的有前景的活性材料。然而，在嵌锂/脱锂过程中，硅发生剧烈的膨胀和收缩。巨大的体积变化损害锂离子电池的电化学性能。对于更加有吸引力的可靠的锂离子电池的需求持续增长。另一方面，在设计大功率电池的努力中，通过减小活性材料颗粒尺寸至纳米级，可以有助于缩短载荷子的扩散长度，改善Li离子扩散系数，因此现实了更迅速的反应动力。然而，纳米尺寸的活性材料具有大的表面积，由于形成固态电极界面(SEI)而导致高的不可逆容量损失。对于氧化硅基负极，在首次锂化期间的不可逆反应还导致在初始循环中大的不可逆容量损失。该不可逆容量损失消耗了正极中的Li，降低了全电池的容量。对于Si基负极而言甚至更糟糕的是，由于在循环期间重复的体积变化，在负极上暴露出越来越多的新鲜表面，这导致SEI持续地生长。SEI持续地生长则持续地消耗正极中的Li，这导致全电池的容量衰...
【技术保护点】
1.用于锂离子电池的负极组合物，其包含：a)硅基活性材料；及b)粘合剂，其中所述粘合剂选自以下组中：氧化淀粉、刺槐豆胶、他拉胶、卡拉牙胶及其任意组合。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于锂离子电池的负极组合物，其包含：a)硅基活性材料；及b)粘合剂，其中所述粘合剂选自以下组中：氧化淀粉、刺槐豆胶、他拉胶、卡拉牙胶及其任意组合。2.根据权利要求1的负极组合物，其中所述硅基活性材料选自以下组中：硅、硅合金、氧化硅、硅/碳复合物、氧化硅/碳复合物及其任意组合。3.根据权利要求1或2的负极组合物，其还包含：c)碳材料，其中所述碳材料选自以下组中：炭黑、乙炔黑、Ketjen黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、气相生长碳纤维及其任意组合。4.根据前述权利要求之一的负极组合物，其包含：a)由5至90重量％的硅基活性材料；b)由5至35重量％的粘合剂；及c)由0至85重量％的碳材料，其中每种组分的重量百分比是基于所述负极组合物的总重量。5.制备用于锂离子电池的负极的方法，其包括：-通过将根据权利要求1至4之一的负极组合物的所有组分与溶剂混合而制备浆料；及-将所述浆料施加在集流体上。6.锂离子电池，其包含由根据权利要求1至4之一的负极组合物制得的负极，或者包含通过根据权利要求5的方法制得的负极。7.包含正极、电解液和负极的锂离子电池，其中所述负极是由根据权利要求1至4之一的负极组合物制得的，或者是通过根据权利要求5的方法制得的；及其中所述正极的初始面积容量a和所述负极的初始面积容量b满足关系式1<(b·(1–ε)/a)≤1.2(I)，优选1.05≤(b·(1–ε)/a)≤1.15(Ia)，更优选1.08≤(b·(1–ε)/a)≤1.12(Ib)，0<ε≤((a·η1)/0.6–(a–b·(1–η2)))/b(II)，其中ε是所述负极的预嵌锂度，η1是所述正极的初始库伦效率，及η2是所述负极的初始库伦效率。8.根据权利要求7的锂离子电池，其特征在于，ε＝((a·η1)/c–(a–b·(1–η2)))/b(III)，0.6≤c<1(IV)，优选0.7≤c<1(IVa)，更优选0.7≤c≤0.9(IVb)，特别优选0.75≤c≤0.85(IVc)，其中c是所述负极的放电深度。9.制备包含正极、电解液以及由根据权利要求1至4之一的负极组合物制得的或者通过根据权利要求5的方法制得的负极的锂离子电池的方法，所述方法包括以下步骤：1)对所述负极的活性材料或所述负极实施预嵌锂至预嵌锂度ε，及2)将所述负极和所述正极组装成所述锂离子电池，其特征在于，所述正极的初始面积容量a、所述负极的初始面积容量b和预嵌锂度ε满足关系式1<(b·(1–ε)/a)≤1.2(I)，优选1.05≤(b·(1–ε)/a)≤1.15(Ia)，更优选1.08≤(b·(1–ε)/a)≤1.12(Ib)，0<ε≤((a·η1)/0.6–(a–b·(1–η2)))/b(II)，其中ε是所述负极的预嵌锂度，η1是所述正极的初始库伦效率，及η2是所述负极的初始库伦效率。10.根据权利要求9的方法，其特征在于，ε＝((a·η1)/c–(a–b·(1–η2)))/b(III)，0.6≤c<1(IV)，优选0.7≤c<1(IVa)，更优选0.7≤c≤0.9(IVb)，特别优选0.75≤c≤0.85(IVc)，其中c是所述负极的放电深度。11.包含正极、电解液和负极的锂离子电池，其特征在于，所述负极是由根据权利要求1至4之一的负极组合物制得的，或者是通过根据权利要求5的方法制得的；及对所述锂离子电池实施化成过程，其中所述化成过程包括初始化成循环，该初始化成循环包括以下步骤：a)对该电池充电至截止电压Voff，该截止电压大于该电池的名义充电截止电压，优选比该电池的名义充电截止电压高出最多0.8V，更优选比该电池的名义充电截止电压高出0.1至0.5V，特别优选比该电池的名义充电截止电压高出0.2至0.4V，尤其优选比该电池的名义充电截止电压高出约0.3V，及b)对该电池放电至该电池的名义放电截止电压。12.根据权利要求11的锂离子电池，其特征在于，所述正极的初始面积容量相对于该正极的名义初始面积容量a的相对增加量r和截止电压Voff满足以下线性方程，宽容度为±10％r＝0.75Voff–3.134(V)。13.根据权利要求11的锂离子电池，其特征在于，所述正极的初始面积容量相对于该正极的名义初始面积容量a的相对增加...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，别依田，张敬君，窦玉倩，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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