本发明专利技术提供了一种硅碳复合极片及其制备方法与应用，所述的硅碳复合极片包括基体，所述基体的至少一侧表面依次层叠有第一导电层与第二导电层，所述的第一导电层内分散设置有硅碳活性物质，所述的第一导电层与第二导电层独立地包括单壁碳纳米管。本发明专利技术为硅基材料提供了足够的膨胀缓冲空间，提高材料的可制造性，能够有效避免由于硅碳在充放电过程中膨胀带来的导电网络失效的问题，提高了极片的循环性能。性能。性能。
【技术实现步骤摘要】
一种硅碳复合极片及其制备方法与应用
[0001]本专利技术属于电池
，涉及硅碳复合极片，尤其涉及一种硅碳复合极片及其制备方法与应用。
技术介绍
[0002]单壁碳纳米管是全部由碳原子构成，几何结构可以视为由单层石墨烯卷曲而成，结构决定性质，因此单壁碳纳米管具有优异的电子、机械和力学等性能。相比于多壁碳纳米管，其具有更高的长径比，在锂电池浆料配方中添加单壁碳纳米管可有效提高体系导电性能。目前，电池能量密度要求越来越高，正极容量已到瓶颈，可提升空间小，因此硅基材料作为估计材料的应用越来越广泛，但由于硅基材料膨胀大，充电循环容易导致导电网络失效。
[0003]CN107331888A公开了一种含有硅碳材料负极片的锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜、电解液和外壳，所述正极片包括铝箔和分布在铝箔上的正极活性物质，所述负极片为硅碳材料负极片，所述硅碳材料负极片含有导电碳涂层，所述导电碳涂层位于集流体层和活性物质层之间，所述隔膜为聚烯烃隔膜、陶瓷涂覆隔膜、无纺布隔膜中的一种，所述的电解液为六氟磷酸锂的有机溶液，所述的外壳为钢壳、铝壳、塑料壳或者铝塑膜中的一种。
[0004]CN105406044A公开了一种抗膨胀的硅碳负极片，该硅碳负极片由涂覆浆料的金属箔材构成；所述的浆料包含内置石墨烯的硅碳粉体、粘结剂、溶剂以及碳纳米管；按质量百分比计，所述的浆料中内置石墨烯的硅碳粉体的含量为90％～95％、粘结剂的含量为3％～4.5％、碳纳米管的含量为0.5％～2.5％。
[0005]CN109494374A公开了一种锂离子电池硅碳负极片及其制备方法，该硅碳负极片呈夹心层状结构，由内向外依次为网状微通孔铜箔集流体、导电碳涂层及负极活性物质层；制备方法包括：1)制备导电碳涂层；2)选用网状微通孔的铜箔集流体，将导电碳涂层涂覆于其表面；3)制得负极浆料；4)将负极浆料涂覆在附有导电碳涂层的网状微通孔铜箔集流体上，经过烘烤、辊压、分条、模切得到负极极片。
[0006]现有由于硅基材料的极片膨胀大，充电循环容易导致导电网络失效，因此如何避免膨胀导致的导电网络失效，成为了现有技术重点关注的方向。
技术实现思路
[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅碳复合极片及其制备方法与应用，为硅基材料提供了足够的膨胀缓冲空间，提高材料的可制造性，同时有利于获得更高导电性能的极片，并且在导电层中设置硅碳活性物质，可有效避免硅碳在充放电过程中，膨胀带来的导电网络失效的问题，提高了极片的循环性能。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供给了一种硅碳复合极片，所述的硅碳复合极片包括基体，所述基体的至少一侧表面依次层叠有第一导电层与第二导电层，所述的第一导电层内分散设
置有硅碳活性物质，所述的第一导电层与第二导电层独立地包括单壁碳纳米管。
[0010]本专利技术提供的硅碳复合极片通过设置依次层叠的导电层，为硅基材料提供了足够的膨胀缓冲空间，提高材料的可制造性，同时有利于获得更高导电性能的极片，并且在导电层中设置硅碳活性物质，可有效避免硅碳在充放电过程中，膨胀带来的导电网络失效的问题，提高了极片的循环性能。
[0011]作为本专利技术一个优选技术方案，所述的基体包括铜箔。
[0012]优选地，所述铜箔的厚度为0.03～0.2mm，例如可以是0.03mm、0.05mm、0.07mm、0.08mm、0.1mm、0.12mm、0.13mm、0.15mm、0.18mm或0.2mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0013]作为本专利技术一个优选技术方案，所述单壁碳纳米管的直径为0.5～4.5nm，例如可以是0.5nm、0.8nm、1nm、1.5nm、1.8nm、2nm、2.3nm、2.5nm、3nm、3.2nm、3.5nm、4nm、4.3nm或4.5nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，将第一导电层或第二导电层的质量计为100％，所述单壁碳纳米管的质量百分比为0.2～0.8％，例如可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0015]优选地，所述第一导电层与第二导电层的厚度独立地为450～1800nm，例如可以是450nm、480nm、500nm、550nm、600nm、650nm、700nm、800nm、1000nm、1200nm、1300nm、1500nm、1550nm、1600nm、1650nm、1700nm、1750nm或1800nm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]优选地，所述的硅碳活性物质包括硅碳。
[0017]优选地，将硅碳活性物质的质量计为100％，所述硅碳的质量百分比为63.7～64.4％，例如可以是63.7％、63.8％、63.9％、64％、64.1％、64.2％、64.3％或64.4％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述硅碳复合极片的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：
[0019](Ⅰ)制备第一胶液，将单壁碳纳米管分散在所述第一胶液内得到导电浆料，制备第二胶液，将硅碳分散在所述第二胶液内得到硅碳活性物质；
[0020](Ⅱ)提供基体，在基体的至少一侧表面涂覆步骤(Ⅰ)中的导电浆料后形成第一导电层，随后将步骤(Ⅰ)中的硅碳活性物质嵌入所述的第一导电层内，得到预制极片；
[0021](Ⅲ)在步骤(Ⅱ)中的预制极片的至少一侧表面涂覆步骤(Ⅰ)中的导电浆料形成第二导电层，得到所述的硅碳复合极片。
[0022]需要说明的是，本专利技术提供的制备方法中，在预制极片的第一导电层的表面涂覆导电浆料，进而形成依次层叠的第一导电层与第二导电层。
[0023]作为本专利技术一个优选技术方案，步骤(Ⅰ)中，所述的制备第一胶液包括：将聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮与N
‑
甲基吡咯烷酮混合后进行一次搅拌，得到所述的第一胶液。
[0024]优选地，所述导电浆料中单壁碳纳米管的质量百分比为0.2～0.8％，例如可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述导电浆料中聚偏氟乙烯的质量百分比为8～10％，例如可以是8％、
8.2％、8.3％、8.5％、8.6％、8.8％、8.9％、9％、9.3％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％或10％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述导电浆料中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为0.6～1％，例如可以是0.6％、0.65本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅碳复合极片，其特征在于，所述的硅碳复合极片包括基体，所述基体的至少一侧表面依次层叠有第一导电层与第二导电层，所述的第一导电层内分散设置有硅碳活性物质，所述的第一导电层与第二导电层独立地包括单壁碳纳米管。2.根据权利要求1所述的硅碳复合极片，其特征在于，所述的基体包括铜箔；优选地，所述铜箔的厚度为0.03～0.2mm。3.根据权利要求1或2所述的硅碳复合极片，其特征在于，所述单壁碳纳米管的直径为0.5～4.5nm；优选地，将第一导电层或第二导电层的质量计为100％，所述单壁碳纳米管的质量百分比为0.2～0.8％；优选地，所述第一导电层与第二导电层的厚度独立地为450～1800nm；优选地，所述的硅碳活性物质包括硅碳；优选地，将硅碳活性物质的质量计为100％，所述硅碳的质量百分比为63.7～64.4％。4.一种权利要求1
‑
3任一项所述硅碳复合极片的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：(Ⅰ)制备第一胶液，将单壁碳纳米管分散在所述第一胶液内得到导电浆料，制备第二胶液，将硅碳分散在所述第二胶液内得到硅碳活性物质；(Ⅱ)提供基体，在基体的至少一侧表面涂覆步骤(Ⅰ)中的导电浆料后形成第一导电层，随后将步骤(Ⅰ)中的硅碳活性物质嵌入所述的第一导电层内，得到预制极片；(Ⅲ)在步骤(Ⅱ)中的预制极片的至少一侧表面涂覆步骤(Ⅰ)中的导电浆料形成第二导电层，得到所述的硅碳复合极片。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的制备第一胶液包括：将聚偏氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮与N
‑
甲基吡咯烷酮混合后进行一次搅拌，得到所述的第一胶液；优选地，所述导电浆料中单壁碳纳米管的质量百分比为0.2～0.8％；优选地，所述导电浆料中聚偏氟乙烯的质量百分比为8～10％；优选地，所述导电浆料中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比为0.6～1％；优选地，所述导电浆料中N
‑
甲基吡咯烷酮的质量百分比为88.2～91.2％。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，所述的制备第二胶液包括：将聚丙烯酸与去离子水混合后，进行二次搅拌，得到所述的第二胶液；优选地，所述硅碳活性物质中硅碳的质量百分比为63.7～64.4％；优选地，所述硅碳活性物质中聚丙烯酸的质量百分比为0.7～1.3％；优选地，所述硅碳活性物质中去离子水的质量百分比为34.3～35.6％。7.根据权利要求4
‑
6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)中，将单壁碳纳米管分散在第一胶液后进行一次真空搅拌；优选地，所述一次搅拌与一次真空搅拌的公转速度独立地为20～25rpm；优选地，所述一次搅拌与一次真空搅拌的分散转速独立地为2500～3000rpm；优选地，所述一次搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓松辉，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。