[发明专利]一种负极极片及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种负极极片，其特征在于，包括集流体、硅-石墨烯涂层，所述硅-石墨烯涂层由硅层和石墨烯层组成，所述硅层与所述集流体直接接触，所述硅-石墨烯涂层涂覆在集流体的两面，所述硅-石墨烯涂层的孔隙率为27％-33％，所述硅-石墨烯涂层中硅的质量占比为83％-90％，所述硅-石墨烯涂层中石墨烯的质量占比为8％-12％，所述负极极片的厚度为30-60微米；所述石墨烯层由石墨烯层浆料制备得到，所述石墨烯层浆料的制备步骤包括：将石墨烯颗粒、导电剂按质量比为(97.5％-99.5％)：(0.5％-2.5％)混匀后，分散到有机溶剂中获得所述石墨烯层浆料。

2.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述负极极片的压实密度为1.0-1.65g/cm³。

3.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述硅层为纳米硅，所述纳米硅的粒径为100-400nm，所述负极极片压实前所述硅-石墨烯涂层中单层硅的厚度为10-20微米，单层石墨烯的厚度为1-5微米。

4.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述集流体的材质为铜、镍和不锈钢中的一种，所述集流体的形状为筛网状和箔状中的一种。

5.根据权利要求1所述的负极极片，其特征在于，所述集流体为铜箔，所述铜箔的厚度为6-12微米。

6.一种负极极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)硅层浆料的制备：将硅、纳米二氧化硅、导电剂、粘结剂按质量比为(85％-91％)：(8％-10％)：(0.5％-2.5％)：(0.5％-2.5％)混匀后，分散到有机溶剂中获得硅层浆料；

(2)石墨烯层浆料的制备：将石墨烯颗粒、导电剂按质量比为(97.5％-99.5％)：(0.5％-2.5％)混匀后，分散到有机溶剂中获得石墨烯层浆料；

(3)将集流体浸入步骤(1)所得的硅层浆料中取出并烘干，得到硅、纳米二氧化硅双面涂覆的集流体，再将此集流体浸入步骤(2)所得的石墨烯层浆料中，取出并烘干，得硅、纳米二氧化硅、石墨烯共同涂覆的集流体；

(4)将步骤(3)所得的集流体浸入氢氟酸中，取出烘干，得硅-石墨烯涂层涂覆的集流体；

(5)将步骤(4)所得集流体进行压实，得负极极片；

其中，负极极片中硅-石墨烯涂层的孔隙率为27％-33％，其中，硅-石墨烯涂层中硅的质量占比为83％-90％，石墨烯的质量占比为8％-12％。

7.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述负极极片的压实密度为1.0-1.65g/cm³，所述负极极片的厚度为30-60微米。

8.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硅为纳米硅，所述纳米硅的粒径为100-400nm，所述负极极片压实前硅-石墨烯涂层中单层硅的厚度为10-20微米，单层石墨烯的厚度为1-5微米。

9.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述导电剂为碳黑、碳纳米管、石墨烯和石墨类碳材料中的一种，所述粘结剂为含氟树脂、聚乙烯、聚乙烯醇中的一种。

10.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂中还包含表面活性剂。

11.根据权利要求6所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述集流体的材质为铜、镍和不锈钢中的一种，所述集流体的形状为筛网状和箔状中的一种。

12.根据权利要求11所述的负极极片的制备方法，其特征在于，所述集流体为铜箔，所述铜箔的厚度为6-12微米。

13.一种负极极片，其特征在于，所述负极极片由权利要求6-12任意一项所述的负极极片的制备方法制备得到。

14.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、隔膜、电解液和负极极片，所述负极极片为权利1-5任意一项所述的负极极片或权利要求13所述的负极极片。