【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种硅纳米线电极及其制备方法和含有其的锂离子电池。
技术介绍
1、对电车而言，提升续航需要整车电耗低、电池包带电量大。再受限于体积、质量，通常也需要电池的质量/体积能量密度高。更高的正极比容量、更高的负极比容量和更高的电池电压(以及更少的辅助组元)，是高能量密度电池的理论实现路径。正、负极比容量提升对于电池能量密度提升仍有相当程度作用。硅材料的理论比容量远高于(约10倍)已逼近性能极限的石墨，且对锂电压不高，有望成为高能量密度锂电池的负极材料优选。
2、硅在循环过程中体积变化可达400％，导致其首效和循环性能差。将硅纳米化并进行一定的电极配方手段。能在一定程度上抑制硅在脱嵌锂过程中的体积膨胀和提高材料稳定性，从而提高其循环性能和导电行性能。
3、cn102208632a公开了一种锂离子电池用硅纳米线-富勒烯综合体负极材料及其制备方法，所述方法采用金属催化化学腐蚀技术，利用表面洁净的硅片制备硅纳米线，并将硅纳米线置入带有负电荷的富勒烯聚集体的混合液的电解液中进行电化学沉积处理，所述综合体负极材料中富勒烯柔性导电颗粒的质量百分比在0.5-40％之间。硅纳米线作为储锂的主体，富勒烯柔性导电颗粒负载在硅纳米线表面，形成一个由硅纳米线阵列和富勒烯构成的拓扑网状结构。
4、cn106207144a公开了一种硅纳米线、其制备方法及用于制备碳包覆硅纳米线负极材料的用途，该专利技术制备硅纳米线的方法包括如下步骤：将二氧化硅和氯化钠的混合粉末压制成阴极片；将阴极片进行低温烧结；然
5、cn106941153a公开了棉絮状单质硅纳米线团碳复合负极材料及制备方法和用途。该棉絮状单质硅纳米线团碳复合负极材料制备方法是配制聚合物溶液，将聚合物溶液与棉絮状单质硅纳米线团均匀混合，再经过滤烘干、碳化、粉碎、过筛得到棉絮状单质硅纳米线团/碳复合负极材料，用于锂电池的电池负极，优点是：生产无污染，有防爆炸的内应力释放空间，可避免硅颗粒与电解液直接接触，减缓容量衰减速度，提高首次充放电效率、充放电容量和循环性能。
6、但是cn102208632a采用刻蚀法制备硅线，成本高、效率低，与富勒烯混合过程中使用甲苯和乙腈有机溶剂污染环境大。cn106207144a制备工艺涉及混料、压制、烧结、点解等工序，工序繁琐、能耗高。cn106941153a使用乙醇做溶剂，初始容量适中、并未给出负极半电池循环性能。
7、因此，如何环境友好大规模生产一种循环性能好的硅纳米线电极，是本领域重要的研究方向。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种硅纳米线电极及其制备方法和含有其的锂离子电池。过程工艺简单、成本低廉、环境友好。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种硅纳米线电极，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括vgcf导电碳、聚苯胺和碳纳米管。
4、本专利技术中提供的硅纳米线电极中采用聚苯胺对硅纳米线进行保护，与vgcf导电碳和碳纳米管的协同配合下，得到聚苯胺包覆在硅纳米线表面，既能阻止硅线与电解液发生副反应，在电池充放电过程，也能较好约束硅线因嵌锂/脱锂发生体积膨胀而破碎粉化，并与vgcf和碳纳米管构成较好导电网络，降低电池内阻。
5、作为本专利技术优选的技术方案，所述粘合剂包括胶水。
6、优选地，所述增稠剂包括羧甲基纤维素钠。
7、作为本专利技术优选的技术方案，所述硅纳米线、导电剂、粘结剂和增稠剂的质量比为(6～8)：(0.25～4)：(0.2～0.8)，其中所述质量比可以是6:0.25:0.2、6:2:0.6、6:4:0.8、7:0.25:0.2、7:2:0.6、7:4:0.8、8:0.25:0.2、8:2:0.6或8:4:0.8等，但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。
8、本专利技术中硅纳米线增加过多会导致嵌锂/脱锂过程中体积太大，过少容量电池容量较低，导电剂增加过多硅线比例下降，降低容量，过少导电不足，极片内阻增大，硅线容量发挥比率低，粘结剂增加过多极片内阻大，硅线容量发挥低，过少硅线与集流体粘附力不足，有脱落风险，增稠剂增加过多浆料粘度高，不利于涂覆流平，过少浆料粘度低。
9、优选地，所述vgcf导电碳、聚苯胺和碳纳米管的质量比为(0.1～1)：(0.2～2)：(0.05～1)，其中所述质量比可以是0.1:0.2:0.05、0.3:0.2:0.06、0.5:0.2:0.08、0.7:0.2:0.09、1:0.2:1、0.1:1:0.05、0.3:1:0.06、0.5:1:0.08、0.7:1:0.09、1:1:1、0.1:2:0.05、0.3:2:0.06、0.5:2:0.08、0.7:2:0.09或1:2:1等，但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。
10、本专利技术中vgcf导电碳增加过多硅线比例下降，降低容量，过少导电不足，极片内阻增大，硅线容量发挥比率低，聚苯胺增加过多硅线比例下降，降低容量，过少对硅线包覆不足，硅线容量发挥比率低且循环性能较差，和碳纳米管增加过多硅线比例下降，降低容量，过少导电不足，极片内阻增大，硅线容量发挥比率低。
11、本专利技术的目的之二在于提供一种如目的之一所述的硅纳米线电极的制备方法，所述制备方法包括：
12、将硅纳米线润湿后，依次加入vgcf导电碳、粘合剂、聚苯胺、碳纳米管和增稠剂，混合后得到浆料，将所述浆料涂覆在集流体上，依次进行烘干、辊压和裁切，得到所述硅纳米线电极。
13、本专利技术中vgcf导电碳、粘合剂、聚苯胺、碳纳米管和增稠剂加入顺序带来什么有益效果，在浆料混合均匀的同时，还能保证硅线间良好的导电性和聚苯胺对硅线的包覆完整性，有利于硅线容量最大发挥和提高循环性能。
14、作为本专利技术优选的技术方案，所述硅纳米线润湿的溶剂为去离子水。
15、优选地，所述混合的温度为5～30℃，其中所述温度可以是5℃、10℃、15℃、20℃、25℃或30℃等，但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。
16、优选地，所述混合的时间为1～10h，其中所述时间可以是1h、2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h或10h等，但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。
17、作为本专利技术优选的技术方案，所述集流体包括铜箔。
18、优选地，所述涂覆的厚度为150～250μm，其中所述厚度可以是150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、22本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括VGCF导电碳、聚苯胺和碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述粘合剂包括胶水；
3.根据权利要求1或2所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线、导电剂、粘结剂和增稠剂的质量比为(6～8)：(0.25～4)：(0.2～0.8)；
4.一种如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述硅纳米线润湿的溶剂为去离子水；
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述集流体包括铜箔；
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为75～85℃；
8.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极，所述锂离子电池还包括电解液和锂片。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于，所述电解液包括锂盐和
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述有机溶剂包括乙基碳酸酯和二甲基碳酸酯；
...【技术特征摘要】
1.一种硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线电极的原料包括硅纳米线、导电剂、粘合剂和增稠剂，所述导电剂包括vgcf导电碳、聚苯胺和碳纳米管。
2.根据权利要求1所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述粘合剂包括胶水；
3.根据权利要求1或2所述的硅纳米线电极，其特征在于，所述硅纳米线、导电剂、粘结剂和增稠剂的质量比为(6～8)：(0.25～4)：(0.2～0.8)；
4.一种如权利要求1-3任一项所述的硅纳米线电极的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁宁，杨淋，黄艳萍，廖健淞，李钧，刘中才，
申请(专利权)人：拓米成都应用技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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