固态电池负极制作方法及固态电池负极技术

本发明专利技术提供了一种固态电池负极制作方法及固态电池负极，方法包括：将粘合剂添加至第一溶剂中，得到第一混合物；将第一混合物与活性材料、固态电解质、导电材料混合后添加至第二溶剂中，得到浆料；将浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片；将聚合物电解质源与锂源添加至第三溶剂中，得到第二混合物，将第二混合物涂覆于负极极片的双侧，得到电池负极。本申请解决了现有技术中的固态硅负极电池体积膨胀严重的问题。硅负极电池体积膨胀严重的问题。硅负极电池体积膨胀严重的问题。

【技术实现步骤摘要】
固态电池负极制作方法及固态电池负极


[0001]本专利技术涉及电池负极制作
，具体而言，涉及一种固态电池负极制作方法及固态电池负极。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展和工业生产效率的飞速提升，能源过度消耗和环境污染加剧的问题愈发突出，因此寻找安全、清洁、高效的可再生新能源成为研究的热点之一。太阳能、核能、风能等都是传统煤炭发电的优良替代品。但是，这些清洁能源发电具有明显劣势：间歇性、不可控等。因此，在并入电网前需要使用储能装置对其进行稳定。电动车时代、5G时代的到来，都使得社会对于二次能源的需求来到了前所未有的高度。锂离子电池由于具有高能量密度、高电压等特点，成为目前商业应用最广泛的二次电池。锂离子电池中的电解质可分为含液体的液态电解质和不含液体的固态电解质，也即液态电池和固态电池。相对于液态电池来说，固态电池具有更高的安全性能、更大的能量密度、更高的功率密度和更优的循环稳定性。由于固态电池具有以上多种优势，所以固态电池已经成为当下的研究热点，固态电池也被认为是新一代高能量密度锂电池最有希望的发展方向。
[0003]负极作为离子电池的重要组成部分一直是科研人员研究的热点对象，目前固态电池中负极多用石墨材料，但石墨材料理论容量较低限制电池整体能量密度。Si负极的理论比容量(4200mAh/g)远高于石墨负极(372mAh/g)，但是其在锂化过程中存在较为严重的体积膨胀严重影响电池的循环寿命和效率。
[0004]针对现有技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路
r/>[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种固态电池负极制作方法及固态电池负极，以解决现有技术中的固态硅负极电池体积膨胀严重的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种固态电池负极制作方法，包括：将粘合剂添加至第一溶剂中，得到第一混合物；将第一混合物与活性材料、固态电解质、导电材料混合后添加至第二溶剂中，得到浆料；将浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片；将聚合物电解质源与锂源添加至第三溶剂中，得到第二混合物，将第二混合物涂覆于负极极片的双侧，得到电池负极。
[0007]进一步地，将浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片，包括：将浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片前驱体；对负极极片前驱体依次进行烘干、辊压，得到负极极片。
[0008]进一步地，集流体为泡沫镍、泡沫铜以及碳纳米纤维膜中的至少一种。
[0009]进一步地，第一溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种，和/或，第二溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种，和/或，第三溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种。
[0010]进一步地，活性材料为硅、氧化亚硅、改性氧化亚硅、硅碳材料、锂硅合金中的至少一种。
[0011]进一步地，聚合物电解质源为PEO材料，锂源为六氟磷酸锂、双二氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种，聚合物电解质源与锂源的质量比为L1，其中，5/95≤L1≤1。
[0012]进一步地，涂覆为刮涂、转移式涂布、挤压式涂布、旋涂、喷涂中的一种。
[0013]进一步地，固态电解质为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质中的一种，导电材料为金属颗粒、导电炭黑、碳纳米管、石墨烯、富勒烯、碳纳米纤维中的至少一种，粘合剂为PVDF、PTFE、SEBS、CMC、SBR中的至少一种。
[0014]进一步地，将第一混合物与活性材料、固态电解质、导电材料混合后添加至第二溶剂步骤中，活性材料的质量为W1，导电材料的质量为W2，粘合剂的质量为W3，其中，0.1％≤W2/W1≤10％，0.1％≤W3/W1≤10％。
[0015]根据本专利技术的另一方面，提供了一种固态电池负极，固态电池负极由上述的方法制成。
[0016]应用本专利技术的技术方案，通过将第一混合物与活性材料、固态电解质、导电材料混合后添加至第二溶剂中，并且将得到的浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片，最后将聚合物电解质源与锂源添加至第三溶剂中得到的第二混合物涂覆于负极极片的双侧，最后获得聚合物电解质包覆的具有三维结构集流体的负极极片，由于聚合物电解质层具有较好的韧性，有利于缓解和抑制硅负极材料的体积膨胀，提高硅负极材料的稳定性，降低界面阻抗，进而提高了材料的循环性能，同时提高负极极片的工作效率。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中的固态硅负极电池体积膨胀严重的问题。
附图说明
[0017]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0018]图1示出了根据本专利技术的固态电池负极制作方法的实施例的流程示意图；
[0019]图2示出了根据本专利技术的固态电池负极的实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0021]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0022]需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图
在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0023]现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
[0024]硅作为锂离子电池负极材料的一种，4200mAh/g的高比容量使得硅有望成为新一代的负极材料。由于硅负极的体积膨胀效应，硅作为负极材料在充放电过程中，存在严重的体积变化问题，这种巨大的体积变化极易导致电极片上的硅负极材料发生粉化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电池负极制作方法，其特征在于，包括：将粘合剂添加至第一溶剂中，得到第一混合物；将所述第一混合物与活性材料、固态电解质、导电材料混合后添加至第二溶剂中，得到浆料；将所述浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片；将聚合物电解质源与锂源添加至第三溶剂中，得到第二混合物，将所述第二混合物涂覆于所述负极极片的双侧，得到电池负极。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片，包括：将所述浆料涂覆于具有三维网络结构的集流体的表面，得到负极极片前驱体；对所述负极极片前驱体依次进行烘干、辊压，得到所述负极极片。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述集流体为泡沫镍、泡沫铜以及碳纳米纤维膜中的至少一种。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种，和/或，所述第二溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种，和/或，所述第三溶剂为甲苯、二甲苯、丁醚、DMF、DMAC、NMP中的至少一种。5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性材料为硅、氧化亚...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜涛，刘丙学，翟喜民，赵春荣，别晓非，杨容，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：