本发明专利技术提供一种硅碳负极极片及其制备方法，以及锂离子电池，该制备方法包括：将第一导电剂分散于分散剂溶液中得到第一混合液；将活性颗粒、第一粘结剂、第二导电剂混合，得到第一颗粒；将第一颗粒、第二粘结剂置于第一混合液中，得到第二混合液；及将第二混合液与石墨混合后涂布于集流体上，得到硅碳负极极片；其中，第一导电剂为线状导电剂和/或面状导电剂，第二导电剂为线状导电剂。本发明专利技术的制备方法使所得硅碳负极极片的长周期循环稳定性得到显著提高，且该硅碳负极极片的结构稳定、寿命长，应用于锂离子电池中，可有效提高电池性能，具有良好的应用前景。良好的应用前景。良好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
硅碳负极极片及其制备方法、锂离子电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种硅碳负极极片及其制备方法、锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池是一种可循环使用的储能设备，也被称为锂离子二次电池，主要由正极、负极、隔膜和电解液体系组成。这种电池的特点是相比较其他一次电池而言能量密度高，没有记忆效应以及低的自放电。目前商业化的负极材料是石墨，理论比容量为372mAh
·
g
‑1，已经不能满足高能量密度电池的需求，因此急需开发高容量的负极活性材料。
[0003]硅以其理论比容量高(4200mA h g
‑1)，工作电压低等特点引起人们的广泛研究，且其在地壳中储量丰富，成本低、环境友好，是最具潜力的下一代锂离子电池负极材料之一，但是硅在充放电过程中产生巨大的体积膨胀严重影响了电池的循环性能和使用寿命。往往通过多种手段进行硅颗粒的表面改性，然后与石墨混合得到硅碳复合颗粒，能有效缓解其膨胀。但是在循环过程中，极片的稳定性除了与活性材料有关以外，极片的制备过程同样尤为重要，否则也会影响硅碳负极的膨胀及其循环性能。
[0004]CN209104267U为了提升极片稳定性，采用石墨缓冲层和石墨烯保护层，石墨缓冲层可以吸收和释放硅碳材料中硅在充放电过程中体积膨胀所产生的应力，防止硅碳活性层的粉化与脱落，并且石墨本身作为锂离子电池负极材料。CN102891290B同样采用石墨烯，来缓解硅基颗粒的膨胀。然而，石墨烯并不容易分散，改性后导电性又会下降。
[0005]CN107275572A公开一种新型负极极片，所述负极集流体的表面涂覆有一层负极陶瓷层，负极陶瓷为氧化镁、氧化锆、二氧化钛、氧化铱和三氧化二铝中的至少一种，厚度为3μm～5μm，其采用的陶瓷隔膜和涂覆有陶瓷层的负极极片均具备耐高温性能，可以提高锂离子电池的安全性和热稳定性。然而，氧化物的加入会导致集流体的导电性能下降。
[0006]CN107768595A采用离子溅射、真空蒸镀、化学生长或物理涂覆的方法在电极片含有负极活性材料的一面生成薄膜态固体电解质层，得到锂离子电池负极极片，该锂离子电池负极极片结构稳定且寿命长、电化学窗口宽且稳定，包含该锂离子电池负极极片的锂离子电池具有存储及循环寿命长、基本电化学性能不受影响等优点。然而该技术操作难度较高，固体电解质层厚度不容易控制。
[0007]需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
[0008]本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种硅碳负极极片及其制备方法、锂离子电池，以解决现有硅碳负极极片稳定性低、循环性能差、寿命短等问题。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0010]本专利技术的第一个方面提供一种硅碳负极极片的制备方法，包括：将第一导电剂分散于分散剂溶液中得到第一混合液；将活性颗粒、第一粘结剂、第二导电剂混合，得到第一颗粒；将第一颗粒、第二粘结剂置于第一混合液中，得到第二混合液；及将第二混合液与石墨混合后涂布于集流体上，得到硅碳负极极片；其中，第一导电剂为线状导电剂和/或面状导电剂，第二导电剂为线状导电剂。
[0011]根据本专利技术的一个实施方式，第一导电剂选自碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或多种，第二导电剂选自碳纳米管、super
‑
p、乙炔黑、科琴黑和碳纳米纤维中的一种或多种。
[0012]根据本专利技术的一个实施方式，第一导电剂为水溶性导电剂，分散剂溶液为水溶性高分子溶液。
[0013]根据本专利技术的一个实施方式，水溶性高分子溶液中，水溶性高分子的质量分数为1％～10％，优选为1％～6％；水溶性高分子选自羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、改性淀粉、海藻酸钠、柠檬酸、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种。
[0014]根据本专利技术的一个实施方式，第一导电剂占第一混合液的质量百分比为0.01％～0.1％，优选为0.02％～0.06％；分散剂溶液占第一混合液的质量百分比为99.90％～99.99％，优选为99.94％～99.98％。
[0015]根据本专利技术的一个实施方式，采用均质机或剪切机使第一导电剂在分散剂溶液中分散；当采用剪切机时，剪切机转速为1000rpm～2000rpm，优选为1500rpm～1800rpm，剪切时间为1h～8h，优选为2h
‑
4h。
[0016]根据本专利技术的一个实施方式，活性颗粒为球形石墨与硅基颗粒的混合物，硅基颗粒选自纳米硅和/或纳米氧化硅SiO
x
，其中0<x<2；球形石墨与硅基颗粒的质量比为1～4:1，优选为1～2:1。
[0017]根据本专利技术的一个实施方式，硅基颗粒为碳包覆的硅基颗粒，其中碳包覆的厚度为2nm～10nm。
[0018]根据本专利技术的一个实施方式，纳米硅的粒径为20nm～500nm，优选为50nm～150nm；纳米硅为纯纳米硅和/或表面氧化的纳米硅，表面氧化的纳米硅的氧含量小于5％，氧化厚度为1nm～20nm，优选为1nm～10nm；纳米氧化硅SiO
x
的粒径为10nm～200nm，优选为10nm～100nm，其中，优选地，0.3<x<1.6。
[0019]根据本专利技术的一个实施方式，第一粘结剂为粘结粉末，粘结粉末为亲水性高分子和/或两亲性高分子；其中，亲水性高分子选自羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、海藻酸钠和聚丙烯酸中的一种或多种；两亲性高分子由亲水段和疏水段共聚而成，亲水段选自聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸和聚苯乙烯磺酸盐中的一种或多种，疏水段选自聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚苯乙烯和聚硅氧烷中的一种或多种。
[0020]根据本专利技术的一个实施方式，还包括：将活性颗粒与第一粘结剂混合，得到第一粘结剂包裹的活性颗粒；第一粘结剂包裹的活性颗粒与第二导电剂混合，得到第一颗粒；其中，第一粘结剂与活性颗粒的质量比为(15～2):(85～98)，优选为(10～3):(90～97)；第二导电剂与第一粘结剂包裹的活性颗粒的质量比为(1～20):(99～80)，优选为(5～20):(80
～95)。
[0021]根据本专利技术的一个实施方式，第一粘结剂和所述活性颗粒的混合，和/或，第二导电剂与第一粘结剂包裹的活性颗粒的混合采用行星式球磨机或者粉体混合机进行，转速为100rpm～500rpm，时间为1h～12h，优选为1h～6h。
[0022]根据本专利技术的一个实施方式，第二粘结剂为水溶性粘结剂乳液，水溶性粘结剂乳液包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶、聚甲基丙烯酸、海藻酸钠和聚四氟乙烯中的一种或多种，水溶性粘结剂乳液的固含量为1wt％～60wt％。
[0023]根据本专利技术的一个实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种硅碳负极极片的制备方法，其特征在于，包括：将第一导电剂分散于分散剂溶液中得到第一混合液；将活性颗粒、第一粘结剂、第二导电剂混合，得到第一颗粒；将所述第一颗粒、第二粘结剂置于所述第一混合液中，得到第二混合液；及将所述第二混合液与石墨混合后涂布于集流体上，得到所述硅碳负极极片；其中，所述第一导电剂为线状导电剂和/或面状导电剂，所述第二导电剂为线状导电剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一导电剂选自碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯中的一种或多种，所述第二导电剂选自碳纳米管、super
‑
p、乙炔黑、科琴黑和碳纳米纤维中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一导电剂为水溶性导电剂，所述分散剂溶液为水溶性高分子溶液。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性高分子溶液中，水溶性高分子的质量分数为1％～10％，优选为1％～6％；所述水溶性高分子选自羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、淀粉、海藻酸钠、柠檬酸、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯醇中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一导电剂占所述第一混合液的质量百分比为0.01％～0.1％，优选为0.02％～0.06％；所述分散剂溶液占所述第一混合液的质量百分比为99.90％～99.99％，优选为99.94％～99.98％。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，采用均质机或剪切机使所述第一导电剂在所述分散剂溶液中分散；当采用所述剪切机时，剪切机转速为1000rpm～2000rpm，优选为1500rpm～1800rpm，剪切时间为1h～8h，优选为2h
‑
4h。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性颗粒为球形石墨与硅基颗粒的混合物，所述硅基颗粒选自纳米硅和/或纳米氧化硅SiO
x
，其中0<x<2；所述球形石墨与所述硅基颗粒的质量比为1～4:1，优选为1～2:1。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述硅基颗粒为碳包覆的硅基颗粒，其中碳包覆的厚度为2nm～10nm。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述纳米硅的粒径为20nm～500nm，优选为50nm～150nm；所述纳米硅为纯纳米硅和/或表面氧化的纳米硅，所述表面氧化的纳米硅的氧含量小于5％，氧化厚度为1nm～20nm，优选为1nm～10nm；所述纳米氧化硅SiO
x
的粒径为10nm～200nm，优选为10nm～100nm，其中，优选地，0.3<x<1.6。10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一粘结剂为粘结粉末，所述粘结粉末为亲水性高分子和/或两亲性高分子；其中，所述亲水性高分子选自羧甲基纤维素钠、羟乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：涂志强，林伟国，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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