[发明专利]一种孔隙结构可调的硅基电极及其制备方法

权利要求书

1.一种孔隙结构可调的硅基电极，其特征在于，所述硅基电极孔隙率为30％～60％，所述硅基电极的孔隙结构通过控制电极的压实密度和添加造孔添加剂来调节，所述造孔添加剂为碳酸铵；所述造孔添加剂的粒径D50为10～30μm；所述硅基电极活性层的面密度为3mg/cm²～6mg/cm²，平均孔径范围为5μm～40μm；

所述硅基电极的制备方法为：

以质量比例的硅基复合负极材料80％～90％、导电添加剂5～10％、粘结剂5～12％、外掺造孔添加剂混合制成，所述造孔添加剂的质量是所述硅基复合负极材料、所述导电添加剂、所述粘结剂中固体质量总质量的5～20％，所述硅基复合负极材料的粒径为4～30μm，所述导电添加剂为Super-P和碳纳米纤维质量比例2～4：1的混合导电剂，所述粘结剂为聚酰亚胺和聚偏氟乙烯质量比例5～6：1的混合粘结剂；

具体步骤包括：

1)将粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮有机溶剂中，调节混合液的固含量为25％～30％，搅拌10～15min；加入导电添加剂，搅拌10～15min；加入硅基复合负极材料，搅拌10～15min，加入造孔添加剂碳酸铵，手动搅拌10～15min后置于高剪切分散乳化机下分散30～40min，转速1500～2000rpm，得到浆料；

2)将浆料涂布在集流体表面，涂布速度4～5m/min，涂布时抽真空，得到负极极片半成品；将负极极片半成品放入鼓风烘箱中，在60～90℃条件下处理120～240min；烘干后，裁剪成圆片，压实；压实密度控制在0.8～1.4g/cm³之间；

3)将步骤2)所得极片放入管式炉中，在充满氩气的气氛下进行80～250℃的温度梯度处理，温度梯度为80±2℃、120±2℃、160±2℃、180±2℃、200±2℃、220±2℃、250±2℃各处理20～30分钟，除去所述造孔添加剂。

2.一种孔隙结构可调的硅基电极的制备方法，其特征在于，以质量比例的硅基复合负极材料80％～90％、导电添加剂5～10％、粘结剂5～12％、外掺造孔添加剂混合制成，所述造孔添加剂的质量是所述硅基复合负极材料、所述导电添加剂、所述粘结剂中固体质量总质量的5～20％；

所述硅基复合负极材料的粒径为4～30μm，所述导电添加剂为Super-P和碳纳米纤维质量比例2～4：1的混合导电剂，所述粘结剂为聚酰亚胺和聚偏氟乙烯质量比例5～6：1的混合粘结剂；

具体步骤包括：

1)将粘结剂加入到N-甲基吡咯烷酮有机溶剂中，调节混合液的固含量为25％～30％，搅拌10～15min；加入导电添加剂，搅拌10～15min；加入硅基复合负极材料，搅拌10～15min，加入造孔添加剂碳酸铵，手动搅拌10～15min后置于高剪切分散乳化机下分散30～40min，转速1500～2000rpm，得到浆料；所述造孔添加剂的粒径D50为10～30μm；

2)将浆料涂布在集流体表面，涂布速度4～5m/min，涂布时抽真空，得到负极极片半成品；将负极极片半成品放入鼓风烘箱中，在60～90℃条件下处理120～240min；烘干后，裁剪成圆片，压实；压实密度控制在0.8～1.4g/cm³之间；

3)将步骤2)所得极片放入管式炉中，在充满氩气的气氛下进行80～250℃的温度梯度处理，温度梯度为80±2℃、120±2℃、160±2℃、180±2℃、200±2℃、220±2℃、250±2℃各处理20～30分钟，除去所述造孔添加剂。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，按照关系式

1-(压实密度/2.23)＝孔隙率 (1)

控制压实密度和电极孔隙率。