[发明专利]一种硅碳负极补锂极片的制备方法

说明书

本发明公开了硅碳负极补锂极片的制备方法，所述方法包括将锂粉、硅粉、碳源及导电剂在超临界流体的氛围中保护分散制备成补锂混合物，负极活性物质、补锂物质及导电剂的配比及分散工艺；在负极集流体上涂布负极浆料,得到负极极片。本发明制备方法中，补锂混合物在超临界流体氛围中，减少了团聚发生，提高了浆料的加工稳定性，对比普通补锂工艺制备的极片，电导率提高近两倍。

技术领域

本发明涉及锂离子电池负极极片的制备，尤其涉及补锂浆料及其制备方法，及使用该补锂浆料制备的负极极片。

背景技术

锂离子电池已广泛的进入人们的生活领域，从手机、笔记本电脑、相机等便携式消费类电子设备，到新能源电动汽车、航空航天及储能系统等都有锂离子电池的应用，它的高容量、高电压、无记忆效应、环保无污染等众多优点使得它取代了多种传统的电池，并且能在更广阔的空间和领域做出贡献。

在液态锂离子电池首次充放电过程中，电极材料与电解液在固液相界面上发生反应，形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。该钝化膜能有效地阻止溶剂分子的通过，但Li⁺却可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出，具有固体电解质的特征，因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”(solid electrolyte interface)，简称SEI。由于SEI膜的存在，造成首次不可逆库伦效率低下，降低了电池的能量密度及性能的发挥。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种硅碳负极补锂极片的制备方法，提高锂电池的能量密度。

一种硅碳负极补锂极片的制备方法，包括以下步骤；

(1)将硅碳负极材料和导电剂干混得到混合粉末；向混合粉末中加入聚偏二氟乙烯PVDF的N-甲基吡咯烷酮NMP胶液，分散混合浸润后，分散均匀得到硅碳负极悬浊液；

(2)将金属锂粉、硅单质、石墨及碳纳米管加入反应容器中，加入多氟有机化合物，通入二氧化碳气体置换反应容器中的空气，控制并保持反应容器内的温度和压力，使二氧化碳转变为超临界状态，反应一段时间后，形成补锂混合物；

(3)将上述补锂混合物加入聚偏二氟乙烯PVDF的N-甲基吡咯烷酮NMP胶液中，分散形成补锂浆料；

(4)将步骤(3)制备得到的补锂浆料和步骤(1)制备得到的硅碳负极悬浊液在氩气氛围下，混合均匀，涂布在负极集流体，辊压制备成硅碳负极补锂极片。

作为优选，步骤(1)中，所述硅碳负极材料和导电剂干混得到混合粉末中，质量百分比为：硅碳负极材料95％-99.5％；导电剂0.5％-5％。

作为优选，步骤(1)中，所述硅碳负极材料选自硅、氧化亚硅或氧化亚硅与石墨的中的一种或两种以上的混合；所述导电剂选自导电石墨、导电炭黑、科琴黑、碳纤维中的一种或多种。

作为优选，步骤(1)中，导电剂与聚偏二氟乙烯PVDF的重量比为1:1～1.5:1。

作为优选，步骤(2)中，所述多氟有机化合物选自二氟氯甲烷，1，1，2-三氟三氯乙烷，全氟二甲基环丁烷，多氟苯中的一种或几种。

作为优选，步骤(2)中，金属锂粉、硅单质、石墨及碳纳米管的质量份数分别为：金属锂粉0.5-2质量份，硅单质1质量份，石墨0.1-2.0质量份，碳纳米管0.1-0.5质量份，多氟有机化合物0.1-10质量份。

作为优选，步骤(2)中，补锂混合物制备的反应温度为40-80℃，压力为2-10MPa，反应时间为1-8小时。

作为优选，聚偏二氟乙烯PVDF的N-甲基吡咯烷酮NMP胶液的固含量为7％-8％。

作为优选，步骤(4)中，补锂浆料和硅碳负极悬浊液的质量比为0.1:9.9～3:7。