【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电池，具体涉及一种硅基负极浆料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、由于硅基负极具有高的理论比容量(4200mah/g)，是传统石墨负极的10倍以上，在锂离子电池领域被认为是最具有应用前景的负极材料之一。但是硅基材料在充放电过程中存在巨大的体积膨胀(～270％)，容易导致材料破裂粉碎，随着电解液的损耗及材料的破裂粉碎，硅负极表面不断形成不稳定的固态电解质膜(sei)，导致库伦效率较低，以及自身电子导电性能(10-15s/m)差造成容量的快速衰减问题。目前有发表过许多方法来解决硅基负极上述存在的问题，包括结构改性(多孔硅、纳米硅)、元素掺杂(硼、磷、硫、氮)还有与硅基负极复合材料改性(碳基负极复合、金属复合)，这些改性方法有效改善了硅基负极存在的固有问题。目前，科研工作者在粘结剂和电解液方面也做了许多工作，可以有效地提高硅基负极的长循环性能，但在提升硅基负极性能方面，涉及导电剂的研究很少。
2、mxene是一种具有良好电导性能的新型二维材料，在电化学储能领域具有广泛的应用，包括超级电容器、锂离子电池、电磁场等领域。mxene广泛应用于硅基负极，可用来改善硅基负极电子导电性差以及其良好的机械强度可以缓解硅基负极充放电过程中产生的巨大体积膨胀问题，提升硅基负极的稳定性。专利cn 110098391 b提供了一种mxene衍生的二氧化钛/碳包覆纳米硅的三元复合材料，这种包覆复合硅材料可以有效改善硅基负极的循环性能和倍率性能，但是合成过程方法繁琐，包覆层厚度难以控制。专利cn 115084476 a公开了一种纳米硅
3、目前将mxene应用在硅基负极方面，主要是基于与硅基负极复合或包覆的方法，合成复合负极材料，以此提升锂离子电池的电性能，这些合成方法虽然可以有效地改善硅基材料存在的问题，但合成方法较繁琐，合成过程耗时长。
4、因此，设计一种简单、低成本的方法，将mxene材料应用到硅基负极中，使得硅基负极的容量和快充性能得到提升，是当下研究的热点方向之一。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硅基负极浆料及其制备方法和应用。本专利技术将mxene导电剂作为唯一导电剂，有利于抑制硅基活性物质的体积膨胀，提高电池的容量和循环性能，并且mxene界面官能团的作用可以形成更为稳定的sei，使得锂离子电池具有更高的充放电效率。mxene导电剂作为单一导电剂的引入为硅基活性物质在快充型锂离子电池中的应用提供了新的技术路线。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种硅基负极浆料，所述硅基负极浆料包括硅基活性物质、复合导电剂和粘结剂；
4、所述复合导电剂为mxene导电剂。
5、本专利技术将mxene导电剂作为唯一导电剂，有利于抑制硅基活性物质的体积膨胀，提高电池的容量和循环性能，并且mxene界面官能团的作用可以形成更为稳定的sei，使得锂离子电池具有更高的充放电效率。mxene导电剂作为单一导电剂的引入为硅基活性物质在快充型锂离子电池中的应用提供了新的技术路线。
6、相比较传统导电剂碳黑(cb)，mxene具有优异的电子电导性能，可以提高硅基负极的容量释放与快充性能，同时，与常规单一导电剂或复合导电剂(碳黑、石墨烯、碳纳米管等导电剂复合)不同，mxene具有良好机械强度的二维材料，用作单一导电剂有利于抑制硅基负极材料巨大的体积膨胀，提高锂离子电池的循环性能，而且mxene界面官能团的作用可以形成更为稳定的sei膜，锂离子电池具有更高的充放电效率。
7、作为本专利技术一种优选的技术方案，以所述硅基负极浆料的质量为基准，所述mxene导电剂的质量分数为3-10％，例如可以是3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
8、本专利技术中，若mxene导电剂的质量分数过小，则极片导电性下降；若mxene导电剂的质量分数过大，则电池质量比能量降低。
9、优选地，以所述硅基负极浆料的质量为基准，所述粘结剂的质量分数为2-10％，例如可以是2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
10、优选地，以所述硅基负极浆料的质量为基准，所述硅基活性物质的质量分数为80-95％，例如可以是80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90％等。
11、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述mxene导电剂由至少两种max相材料制备得到。
12、优选地，所述max相材料选自ti3alc2、ti3alc或ti3alcn中的任意一种。
13、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述mxene导电剂由第一max相材料和第二max相材料制备得到。
14、优选地，所述第一max相材料和第二max相材料的质量比为(1-9):(9-1)，其中，第一max相材料的选择范围“1-9”例如可以是1、2、3、4、5、6、7、8或9等，第二max相材料的选择范围“9-1”例如可以是1、2、3、4、5、6、7、8或9等。
15、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述硅基活性物质包括硅/石墨混合负极，硅/c复合负极或硅氧复合负极中的任意一种。
16、优选地，所述粘结剂包括羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶、丙烯酸系聚合物、丙烯腈共聚物或海藻酸钠中的任意一种或至少两种的组合。
17、第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述的硅基负极浆料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
18、将硅基活性物质、mxene导电剂和粘结剂混合，得到所述硅基负极浆料。
19、本专利技术提供的制备方法工艺简单，成本较低，可保证良好的安全性能，能够批量生产，这为硅基负极材料在快充型锂离子电池中的应用提供了新的技术路线。
20、作为本专利技术一种优选的技术方案，所述mxene导电剂的制备方法包括以下步骤：
21、(1)将至少两种max相材料混合，然后对混合料进行刻蚀处理，得到刻蚀液；
22、(2)对所述刻蚀液进行热处理，然后进行剥离处理，得到含所述mxene导电剂的溶液。
23、优选地，步骤(1)所述刻蚀处理的过程中加入刻蚀剂。
24、优选地，所述刻蚀剂包括氟化锂和盐酸。
25、需要说明的是，本专利技术对盐酸的摩尔浓度不作具体限定，示例性的，例如可以是12m的浓盐酸。
26、优选地，步骤(2)所述热处理的温度为40-50℃，例如可以是40℃、42℃、44℃、46℃、48℃或50℃等。
27、优选地，步骤(2)所述热处理的时间为24-48h，例如可以是24h、30h、36h、42h或48h等。
28、优选地，步骤(2)所述剥离处理的具体步骤包括一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅基负极浆料，其特征在于，所述硅基负极浆料包括硅基活性物质、复合导电剂和粘结剂；
2.根据权利要求1所述的硅基负极浆料，其特征在于，以所述硅基负极浆料的质量为基准，所述MXene导电剂的质量分数为3-10％；
3.根据权利要求1或2所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述MXene导电剂由至少两种MAX相材料制备得到；
4.根据权利要求1-3任一项所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述MXene导电剂由第一MAX相材料和第二MAX相材料制备得到；
5.根据权利要求1-4任一项所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述硅基活性物质包括硅/石墨混合负极，硅/C复合负极或硅氧复合负极中的任意一种；
6.一种如权利要求1-5任一项所述的硅基负极浆料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述MXene导电剂的制备方法包括以下步骤：
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
9.一种硅基负极极片，其特征在于
10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求9所述的硅基负极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种硅基负极浆料，其特征在于，所述硅基负极浆料包括硅基活性物质、复合导电剂和粘结剂；
2.根据权利要求1所述的硅基负极浆料，其特征在于，以所述硅基负极浆料的质量为基准，所述mxene导电剂的质量分数为3-10％；
3.根据权利要求1或2所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述mxene导电剂由至少两种max相材料制备得到；
4.根据权利要求1-3任一项所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述mxene导电剂由第一max相材料和第二max相材料制备得到；
5.根据权利要求1-4任一项所述的硅基负极浆料，其特征在于，所述硅基活性物质包括硅/石...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓霞，谢英朋，冀亚娟，赵瑞瑞，
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：
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