一种原位固化的硅基复合负极极片及其制备方法和应用技术

技术编号:44918051 阅读:28 留言:0更新日期:2025-04-08 18:59
本发明专利技术涉及一种原位固化的硅基复合负极极片及其制备方法和应用。硅基复合负极极片包括:负极极片以及原位固化包覆于负极极片表面的聚合物电解质层;聚合物电解质层通过施加于负极极片表面的前驱体溶液原位聚合反应得到;前驱体溶液中含有氟代烷基官能团;负极极片包括表面富含羟基的硅基材料。本发明专利技术的复合负极极片不仅能够有效限制硅负极在循环过程中的体积膨胀,减少颗粒粉化和界面分离现象,还显著增强了活性物质颗粒间的黏附力,确保极片的结构完整性和离子电子的高效传输。硅基负极极片通过聚合物包覆层能够与固态电解质形成稳定的固固界面,显著降低界面阻抗并提升离子传导效率,从而在提高电池能量密度的同时增强其循环稳定性和安全性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电化学储能,尤其涉及一种原位固化的硅基复合负极极片及其制备方法和应用


技术介绍

1、目前,石墨等材料是商用锂离子电池负极的主要选择。而高比能的合金型负极材料(如si、sn、p等)因其优异的比容量逐渐受到关注并开始应用。以硅基负极为例,li3.75si的嵌锂容量高达3580mah g-1,同时具备较低的氧化还原电位(0.2-0.4v vs li+/li)和较低的成本,显示出满足高比能电池需求的潜力。

2、然而,在硅基负极的合金化和脱合金化过程中,其体积变化可高达300%,这引发了一系列问题。一方面,这种剧烈的体积变化会导致固态电解质膜(sei)层不断破裂和重组,进而造成活性锂的持续损失,缩短全电池的循环寿命;另一方面,持续的应力可能引发颗粒粉化和粘结剂失效,使硅负极的循环性能进一步恶化。虽然通过硅的纳米化可以缓解体积膨胀问题,但这种方法会显著增加成本并降低压实密度,从而限制硅基负极的商业化前景。在现有技术中,通过在硅负极中引入碳材料或lisiox等空间限域材料已被证明是缓解体积膨胀的有效手段。然而,硅基材料在液态锂离子电池中作为负本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述原位固化的硅基复合负极极片包括:

2.根据权利要求1所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述负极极片内部的孔隙率为10%-50%;

3.根据权利要求1所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述前驱体溶液包括聚合单体,所述聚合单体包括:体积比为(1-3):1:(1-3)的碳酸酯、丙烯酸酯和氟代烷基丙烯酸酯。

4.根据权利要求3所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述聚合单体包括:体积比为(1-3):1:(1-3)的碳酸亚乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和全氟辛基乙基丙烯酸酯。...

【技术特征摘要】

1.一种原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述原位固化的硅基复合负极极片包括:

2.根据权利要求1所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述负极极片内部的孔隙率为10%-50%;

3.根据权利要求1所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述前驱体溶液包括聚合单体,所述聚合单体包括:体积比为(1-3):1:(1-3)的碳酸酯、丙烯酸酯和氟代烷基丙烯酸酯。

4.根据权利要求3所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述聚合单体包括:体积比为(1-3):1:(1-3)的碳酸亚乙烯酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯和全氟辛基乙基丙烯酸酯。

5.根据权利要求1所述的原位固化的硅基复合负极极片,其特征在于,所述硅基负极材料包括纯硅、硅碳化合物、锂硅化合物、锂硅碳化合物、硅氧化合物材料中的一种或多种,或者硅与碳的复合材料,优选为硅与石墨的复合材料,其中,石墨与硅的质量比为0:100-90:10。

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【专利技术属性】
技术研发人员:李泓冯书航陈立泉
申请(专利权)人:中国科学院物理研究所
类型:发明
国别省市:

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