[发明专利]多层硅负极材料及其制备方法与锂离子电池

权利要求书

1.一种多层硅负极材料，它包括金属箔(1)，依次附着在所述金属箔(1)表面的负极主体功能层(3)、导电涂层(4)和自修复纳米层(5)，还包括位于所述金属箔(1)与负极主体功能层(3)之间的纳米级粘结层(2)，且所述负极主体功能层(3)分为上下两层，所述导电涂层(4)填充在下负极主体功能层(3.1)与上负极主体功能层(3.2)之间，所述下负极主体功能层(3.1)的上下两端面分别连接导电涂层(4)和纳米级粘结层(2)，所述上负极主体功能层(3.2)的上下两端面分别连接自修复纳米层(5)和导电涂层(4)。

2.根据权利要求1所述多层硅负极材料，其特征在于：所述纳米级粘结层(2)为浓度为0.5～2.5mg/mL的多巴胺通过自聚构成的，厚度在2～100nm之间的三维网状结构。

3.根据权利要求1或2所述多层硅负极材料，其特征在于：所述导电涂层(4)以质量百分比为计包括25％～75％导电粘接剂、10％～30％PVDF和15％～35％PAA构成的厚度在2～150nm之间的三维导电网络；所述导电粘接剂包括聚对苯撑乙烯或其衍生物、聚对苯撑乙炔或其衍生物中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述多层硅负极材料，其特征在于：所述自修复纳米层(5)的分子内形成氢键。

5.根据权利要求1或2所述多层硅负极材料，其特征在于：所述主体功能层(3)以质量百分比为计包括95％～97％硅碳材料、0.8％～1.2％导电炭黑、0.5％～1％碳纳米管、1％～1.8％粘接剂及1％羧甲基纤维素钠，所述粘接剂为PAA或海藻酸钠中的一种。

6.根据权利要求5所述多层硅负极材料，其特征在于：所述硅碳材料包括包覆型或嵌入型硅碳复合材料。

7.一种权利要求1所述多层硅负极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)取多巴胺的Tris-HCl浆液采用凹版印刷技术涂覆于金属箔(1)表面，干燥后得到网状纳米级粘结层(2)；

2)取硅碳材料、导电炭黑、碳纳米管、粘接剂及羧甲基纤维素钠与溶剂混合形成负极主体功能材料浆液，涂覆于步骤1)的网状纳米级粘结层(2)表面，经烘烤、常温辊压工序后，得下负极主体功能层(3.1)，且辊压后压缩率为5％～25％；

3)在步骤2)的下负极主体功能层(3.1)表面采用凹版印刷技术涂覆导电涂层浆液，干燥后得网状结构的导电涂层(4)；

4)继续在步骤3)的导电涂层(4)表面涂覆步骤2)的负极主体功能材料浆液，经烘烤、常温辊压得上负极主体功能层(3.2)，且辊压后压缩率为5％～25％；

5)在步骤4)的上负极主体功能层(3.2)表面采用凹版印刷技术涂覆自修复纳米浆液，干燥后得网状结构的自修复纳米层(5)。

8.根据权利要求7所述多层硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)或步骤4)的烘烤为：由45℃梯度升温至85℃维持5～10min后，再梯度降温至30℃，其中升温或降温速率为10℃/min。

9.根据权利要求7或8所述多层硅负极材料的制备方法，其特征在于：所述多巴胺的Tris-HCl浆液的浓度为0.5～2.5mg/mL。

10.一种锂离子电池，它的负极极片包括采用权利要求1所述的多层硅负极材料。