[发明专利]一种硅氧负极浆料的制备方法

说明书

本发明涉及一种硅氧负极浆料的制备方法，该方法包括以下步骤：步骤一，以微米SiO为原料，和碳源室温搅拌混合，干燥；步骤二，将步骤一中获得的混合物在惰性气氛保护下高温歧化、碳化得到致密硬碳包覆的SiOx@C材料；步骤三，将步骤二中的SiOx@C材料与石墨按目标容量所需进行质量配比、再和预先用真空搅拌机分散的水性粘结剂和导电剂按一定比例加入真空搅拌机中，在一定转速下搅拌一定时间后得到均匀分散的高容量硅氧负极浆料。本发明涉及的方法通过将SiOx与石墨在制备负极浆料时直接混合，在缩短工艺流程的同时，达到很好地包覆效果，得到首次充放效率和循环性能优异的硅氧负极浆料，且根据SiOx与石墨的加入比例的不同可以直接制备不同目标容量的硅氧负极浆料。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术，尤其涉及一种硅氧负极浆料的制备方法。

背景技术

锂离子电池已广泛应用于各种电子产品，动力汽车，储能系统及其配套设施中。一直以来，以石墨为负极的锂离子电池大规模应用于3C产品以及动力电池中，然而随着高能量密度电芯的开发需求，石墨已无法单独满足应用要求。硅因其高的比容量(理论可达4200mAh/g)和较低的嵌锂平台而受到广泛关注。然而，硅在脱嵌锂过程中伴随着巨大的体积变化，导致SEI膜不断破裂生长，大量消耗活性锂离子，电解液还原分解，电池性能衰减严重。

为了克服硅巨大的体积膨胀问题，目前已有很多改善方法，如碳包覆，硅的纳米化等。制备容量相对较低的SiOx(0＜x＜2，可逆容量在1500-2000mAh/g)是较为成熟的一种方法。SiOx中纳米Si颗粒均匀分布在SiO₂基底上，可以很好延长材料的循环寿命。然而，SiO₂在首次嵌锂过程中与Li⁺发生反应生成惰性产物，导致大的不可逆容量损失，因而首次效率低也成为阻挡SiOx应用的最大问题。此外，目前高能量密度电芯的开发主要以三元材料为正极，从容量匹配以及循环性能的方面考虑，单独的SiOx也无法单独作为锂离子电池负极材料使用。一般而言，将SiOx与石墨、无定型碳等碳材料进行复合可以有效解决SiOx单独作为负极材料使用时的问题。

现有的专利CN107579227A中涉及一种硅碳负极极片的制备方法，硅碳负极极片以及锂离子电池。该方法具体为：首先混合正硅酸四乙酯和碳源通过溶胶凝胶法制备SiOx凝胶，再将凝胶喷雾干燥得到碳包覆的SiOx/C，最后将SiOx/C、粘结剂和导电剂球磨制备浆料，而后涂覆在箔材上，制备硅碳负极极片。

现有的专利CN107579227A存在以下技术问题：

1、先采用正硅酸四乙酯和硅源，碳源混合，经溶胶凝胶、喷雾干燥和高温碳化得到SiOx/C，工艺繁琐；

2、将SiOx/C与导电剂，粘结剂球磨制备浆料，而后制备极片。然而，硅氧负极材料和碳材料质量很轻，小管是干法球磨或是湿法球磨部无法达到理想的混合包覆效果。

发明内容

发明的目的在于，提供一种工艺简单的、成本较低的、能耗较低的制备硅氧负极浆料的方法。且该方法直接制备的高容量硅氧负极浆料首次充放效率高，循环性能优异，且可以制备不同目标容量(450-650mAh/g)的硅氧负极浆料。

为实现上述目的，本发明提供了一种硅氧负极浆料的制备方法，该方法包括以下步骤：

步骤一，以微米SiO为原料，和碳源室温搅拌混合，干燥；

步骤二，将步骤一中获得的混合物在惰性气氛保护下高温歧化、碳化得到致密硬碳包覆的SiOx@C材料；

步骤三，将步骤二中的SiOx@C材料与石墨按目标容量所需进行质量配比、再和预先用真空搅拌机分散的水性粘结剂和导电剂按一定比例加入真空搅拌机中，在一定转速下搅拌一定时间后得到均匀分散的高容量硅氧负极浆料。

优选地，碳源为酚醛树脂、沥青、柠檬酸、葡萄糖、蔗糖、聚乙烯醇中的一种或者几种。