硬碳稳定锂硅合金负极及电池制造技术

本发明专利技术提供一种硬碳稳定锂硅合金负极及电池，通过向LiSi合金负极中引入硬碳，形成一个均匀且几乎无应力集中的连续体，富锂相Li

【技术实现步骤摘要】
硬碳稳定锂硅合金负极及电池


[0001]本专利技术涉及电池材料
，具体涉及一种硬碳稳定的锂硅合金负极材料，及采用该负极的电池。

技术介绍

[0002]目前固态全电池要实现商用锂离子电池的负载和面容量，并实现稳定的长循环，还存在巨大的困难和挑战，文献中报道的高负载(面容量不低于1mAh/cm2)的固态电池，负极侧主要用锂金属、LiIn合金、石墨、Li4Ti5O
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和含硅负极，循环周数均不超过1000周，难以达到商用水平。锂金属作为负极时，存在枝晶生长造成电池短路失效的问题，研究尝试电解质结构设计、锂金属保护、无锂负极等方式，但是未能实现高负载电池高电流密度下的稳定长循环，如三星使用Ag
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C负极实现了6.8mAh/cm2负载的全电池，并在3.4mA/cm2电流密度下循环1000周，但是制备工艺较为复杂；Xing Zhang等观察到高负载(4mAh/cm2)全电池在室温高电流密度(3.8mA/cm2)下循环过程中的枝晶生长现象，在循环890周后，电池短路失效。石墨作为负极时，高负载的电池寿命不超过200周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硬碳稳定锂硅合金负极，原料包括金属锂、硅和硬碳，活化后负极具有无定形锂硅合金。2.根据权利要求1所述的硬碳稳定锂硅合金负极，其特征在于，负极活化后具有富锂相Li
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Si4、LiC6，所述富锂相呈三维织构状。3.根据权利要求1所述的硬碳稳定锂硅合金负极，其特征在于，负极中所述金属锂和含硅层的Li/含硅层容量比为0.6以上，优选为0.8
±
0.1。4.根据权利要求1所述的硬碳稳定锂硅合金负极，其特征在于，负极中硅的质量在硅和硬碳总质量中的占比为20％
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80％，优选为30％
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60％，最优选为40％
±
5％。5.根据权利要求1所述的硬碳稳定锂硅合金负极，其特征在于，负极中原料硅和硬碳均为平均粒径在8μm以下的微米级颗粒；活化后负极中硅的平均粒径为1.5
±
1.2μm，硬碳的平均粒径为2
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1.5μm。6.根据权利要求1所述的硬碳稳定锂硅合金负极，其特征在于，负极包括含硅层和锂片，所述含硅层由硅颗粒和硬碳颗粒混合构成，所述含硅层比容量为900～3000mAh/g，厚度为5
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【专利技术属性】
技术研发人员：吴凡，闫汶琳，李泓，
申请(专利权)人：长三角物理研究中心有限公司中国科学院物理研究所，
类型：发明
国别省市：