[发明专利]硅碳负极与锂离子电池及其制备方法与用电设备

说明书

本发明提供了一种硅碳负极与锂离子电池及其制备方法与用电设备，涉及电池领域，该硅碳负极，包括多孔铜箔和涂覆于所述多孔铜箔表面的硅碳负极材料。利用硅碳负极能够缓解现有的硅基材料会因严重的体积膨胀导致电极中导电通道断开，甚至活性材料层与集流体剥离等问题，造成锂离子电池容量大幅衰减，降低硅碳负极电池的循环寿命的技术问题，达到提高锂离子电池循环稳定性的目的。

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其是涉及一种硅碳负极与锂离子电池及其制备方法与用电设备。

背景技术

随着锂离子电池的广泛应用，锂离子电池能量密度的提升成为现阶段各个锂离子电池制造商最为关注的问题之一。目前，锂离子电池使用负极为石墨类负极，但是石墨类负极存在比容量低的问题，因此石墨类负极已不能满足高能量密度的要求，硅碳负极由于具有高的比容量而越来越受到人们的关注。

然而，硅碳负极材料在实际使用过程中存在较为明显的缺点，主要表现为：在充放电循环过程中，硅基材料会因严重的体积膨胀导致电极中导电通道断开，甚至活性材料层与集流体剥离等问题，导致锂离子的脱嵌过程不能顺利进行，造成锂离子电池容量大幅衰减，严重影响了硅碳负极电池的循环寿命。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种硅碳负极，以缓解现有的硅基材料会因严重的体积膨胀导致电极中导电通道断开，甚至活性材料层与集流体剥离等问题，造成锂离子电池容量大幅衰减，降低硅碳负极电池的循环寿命的技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种锂离子电池及其制备方法，该锂离子电池具有良好的循环稳定性。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种硅碳负极，包括多孔铜箔和涂覆于所述多孔铜箔表面的硅碳负极材料。

进一步的，所述多孔铜箔的孔隙率为15％～50％，孔径为1～10μm，抗拉强度≥400MPa。

一种锂离子电池，包括正极、负极、和介于所述正极与所述负极之间的隔膜以及电解液；

所述负极包括多孔铜箔和涂覆于所述多孔铜箔表面的硅碳负极材料。

进一步的，所述多孔铜箔的孔隙率为15％～50％，孔径为1～10μm，抗拉强度≥400MPa。

进一步的，所述隔膜的一侧表面设有碳涂层，所述碳涂层与所述负极压合。

进一步的，所述隔膜的厚度为5～40μm，孔隙率30％～60％，孔径30～100nm。

进一步的，所述碳涂层的厚度为1～5μm。

进一步的，所述碳涂层包括质量比为1：(1～7)：(0.5～2)的碳颗粒、陶瓷颗粒和粘结剂。

一种锂离子电池的制备方法，将所述正极、所述负极和所述隔膜以及电解液进行封装，经热压和化成后得到所述锂离子电池；

优选地，在进行化成的同时进行热压。

一种用电设备，包括上述锂离子电池。

与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供的硅碳负极，包括多孔铜箔和涂覆于多孔铜箔表面的硅碳负极材料。利用多孔铜箔作为集流体，在锂离子的脱嵌过程中硅发生体积膨胀后，多孔铜箔上的孔洞可以作为体积膨胀的缓冲空间用于容纳膨胀后的硅碳负极材料。在传统的硅碳负极中，集流体为无孔的铜箔，当硅发生体积膨胀时，其膨胀方向只有一个方向，而当发生体积收缩时，其收缩方向为双向，因此相比传统的无孔的铜箔而言，该结构的硅碳负极中，硅碳负极材料的体积膨胀和收缩方向均为双向，在铜箔所在空间内硅的体积膨胀得到有效缓冲，因此，能够减少硅碳负极材料与集流体剥离的几率，提高了硅碳负极结构的稳定性。