[发明专利]一种硅负极锂离子电池及制造方法

权利要求书

1.一种硅负极锂离子电池，包括正极、负极和位于正负极之间的隔膜，所述硅负极锂离子电池为叠片式结构，其特征在于，所述负极由集流体、活性物质、导电剂和粘结剂组成，所述活性物质为碳层包覆的硅碳复合材料，所述碳层由有机高分子化合物热解而成。

2.根据权利要求1所述一种硅负极锂离子电池，其特征在于，所述活性物质的碳层的厚度为1-20μm，碳层占活性物质的比重为2-2.5%。

3.根据权利要求1所述的一种硅负极锂离子电池，其特征在于，活性物质占负极的质量百分比为60-69%，导电剂质量百分比为1-20%，粘结剂的质量百分比为20-30%。

4.根据权利要求1所述的一种硅负极锂离子电池，其特征在于，所述活性物质通过以下步骤制得：

步骤a）球磨：将重量比为2-5:1的碳源与硅粉在保护气氛中球磨4-7h，制得硅碳复合材料；

步骤b）溶解搅拌：将600-1000g有机高分子化合物溶解于10000-15000g蒸馏水，得混合溶液，向混合溶液中加入步骤a）所得的硅碳复合材料，加入的同时搅拌，加入完后继续搅拌3-5h，制得溶液A；

步骤c）干燥碾磨：将步骤b）制得的溶液A放入135-155℃的烘箱干燥2-4h，自然冷却至室温后，用玛瑙碾磨15-30min，得到样品；

步骤d）后处理：将步骤c）制得的样品在保护气体氛围下按75-100℃/h的升温速率升至900-1200℃并保5-7h，自然降温至室温后，取出样品用玛瑙碾钵碾磨30-45min，然后经过200目筛子筛选，得到活性物质。

5.根据权利要求4所述的一种硅负极锂离子电池，其特征在于，步骤a）中的碳源为天然石墨粉、石墨烯、活性炭、炭黑或骨炭中的一种，步骤b）中硅粉的粒径为30-50微米，有机高分子化合物为乳糖、果糖、淀粉或糊精中的一种。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种硅负极锂离子电池，其特征在于，所述正极极片材料为磷酸铁锂。

7.根据权利要求1或3所述的一种硅负极锂离子电池，其特征在于，所述粘结剂为丁苯橡胶与羟甲基纤维素钠的混合物，丁苯橡胶与羟甲基纤维素钠的质量比为3:1。

8.一种如权利要求1所述的硅负极锂离子电池的制造方法，其特征在于，所述制造方法步骤如下：正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔材；称取700-900g活性物质，20-200g导电剂super-p，30-100g丁苯橡胶与羟甲基纤维素钠的混合物，用二次蒸馏水溶解，然后倒入搅拌罐内搅拌均匀，得到负极材料；将设计容量比为1:1.6-2的正极/负极材料分别匀浆，匀浆后分别在正极集流体/负极集流体上进行涂布作业，涂布密度为138g/c㎡，涂布后进行碾压，然后烘干，烘干经过三个连续烘箱完成，温度分别为120℃，150℃，100℃，然后叠片，叠片过程中将隔膜置于正极极片与负极极片之间，制得硅负极锂离子电池，其中电解液为1mol/L的六氟磷酸锂溶液，叠片为负极/正极/负极间隔结构。

9.根据权利要求8所述的一种硅负极锂离子电池的制造方法，其特征在于，叠片时，正极极片与负极极片的数量比为15：16。

10.根据权利要求8或9所述的一种硅负极锂离子电池的制造方法，其特征在于，正极碾压密度为2.9g/c㎡，负极碾压密度为1.6g/c㎡。