[发明专利]一种电极极片、及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种电极极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：(1)将多巴胺溶解在缓冲溶液中，再加入氧化剂，得到反应体系；(2)将反应极片浸润到反应体系中，得到电极极片。本发明在电极极片上引入多巴胺上的多功能基团，在充放电过程中，附着在极片表面的多电子胺基可以促进电解液中电解质和添加剂的还原，促使电极表面形成一层稳定的SEI膜，一方面可以尽快将电解液与电极阻隔开来，减少接触；另一方面则可以防止溶剂分子的共嵌入，两个方面均可以减轻对电极材料结构的破坏，从而降低不可逆容量的产生，进而提高电极的循环性能，并减小了充放电过程中体积膨胀带来的电极片破裂粉碎。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电极极片、及其制备方法和用途。

背景技术

随着化石燃料的大量消耗，环境问题也日益严峻，开发新能源取代传统化石燃料迫在眉睫。锂离子电池(LIB)已经广泛应用于便携式电子设备(例如手机，笔记本电脑和相机)，但随着电动汽车(EV)和能量存储系统(ESS)的发展，对电池的容量和性能的要求越来越高，开发高能量、环境友好的绿色电源也日益紧迫。

硅具有超高的理论嵌理容量，约为4200mAh/g，是目前商用石墨负极极限比容量的十倍以上，并且硅与理的电极电位差只有0.2V，低于绝大多数合金类和金属氧化物类负极材料。低工作电压和高比容量，使得硅基负极具有很高的能量密度，因此被视为最有发展潜力的锂离子电池负极材料。但在嵌理和脱理过程中，硅会产生严重的体积变化(>300％)，导致材料粉化，活性物质与集流体和导电剂失去电接触，致使容量迅速衰减，硅表面不稳定的固体电解质界面(SEI)膜也严重限制了其循环寿命。

目前针对硅负极存在的问题提出了很多的解决方法，包括与碳材料进行复合，使用新型粘结剂，采用电解液添加剂等，虽然在一定程度上减小了体积膨胀所带来的一系列弊端，但硅负极的固有弊端没有从根本上解决。因此需要继续加强对硅负极的探究。

CN109671941A公开了一种硅碳负极材料及其制备方法，由内向外依次包括：硅/硅氧颗粒、N-3-(三甲氧基硅烷基)丙基乙烯基二胺分子层，碳纳米管导电层、聚多巴胺碳化层，所述硅/硅氧颗粒为硅或硅的多价氧化物或其混合物，所述N-3-(三甲氧基硅烷基)丙基乙烯基二胺分子层，厚度为1～10μm；所述聚多巴胺碳层中聚多巴胺高分子在最外层均匀成膜包覆住硅/硅氧颗粒和碳纳米管，膜厚度0.01～3μm。但是，所述硅碳负极材料在大倍率下的充放电性能急剧下降。

CN109065848A公开了一种中空结构的硅碳复合电极材料及其制备方法，制备方法包括：S1：将纳米硅颗粒分散到有机溶剂，加入偶联剂并调节pH值为3～4，进行洗涤、干燥得到改性纳米硅颗粒；S2：分别配置水相溶液和油相溶液，将步骤S1的改性纳米硅颗粒分散到油相溶液中后一并加入到水相溶液中，再加入引发剂，进行离心、洗涤、干燥得到纳米硅颗粒上包覆一层聚合物的复合材料；S3：将步骤S2的复合材料加入到Tris缓冲液中，加入盐酸多巴胺，进行离心、过滤、干燥得到纳米硅颗粒上包覆双层聚合物的复合材料；S4：将步骤S3的复合材料进行碳化得到硅碳复合电极材料。但是，所述硅碳负极材料的长循环性能较差，反复的充放电使其结构损坏。

因此，本领域亟需一种新型电极极片的制备方法，所述方法制备过程简单、重复性强、并且在不降低电极容量的基础上，提高循环性能稳定性，减小充放电过程中体积膨胀带来的电极片破裂粉碎等问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种电极极片、及其制备方法和用途。本发明所述电极极片制备过程简单、重复性强，在不降低电极容量的基础上，提高循环性能稳定性，并减小充放电过程中体积膨胀带来的电极片破裂粉碎等问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种电极极片的制备方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将多巴胺溶解在缓冲溶液中，再加入氧化剂，得到反应体系；