[发明专利]一种硅碳负极极片及其制备方法和锂离子电池

权利要求书

1.一种硅碳负极极片，包括集流体，其特征在于，还包括：

第一碳负极层，设置在所述集流体上；

主材料层，设置在所述第一碳负极层上；所述主材料层包括具有凹坑结构的硅碳负极区以及填充在所述凹坑结构中的碳负极区；以及

第二碳负极层，设置在所述主材料层上；

其中，所述硅碳负极区包括以下按照重量份的组分：硅碳材料90.5～97.5份、导电剂0.2～3份、增稠剂0.8～3份、粘结剂0.8～3.6份；

所述碳负极区包括以下按照重量份的组分：碳材料90.5～97.5份、导电剂0.2～3份、增稠剂0.8～3份、粘结剂0.8～3.6份，锂盐1～5份；

所述第一碳负极层与所述第二碳负极层均包括以下按照重量份的组分：碳材料90.5～97.5份、导电剂0.2～3份、增稠剂0.8～3份、粘结剂0.8～3.6份。

2.根据权利要求1所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述硅碳负极区包括以下按照重量份的组分：硅碳材料93～95份、导电剂1～2份、增稠剂1～2份、粘结剂2～3份。

3.根据权利要求1所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述碳负极区包括以下按照重量份的组分：碳材料93～95份、导电剂1～2份、增稠剂1～2份、粘结剂2～3份，锂盐2～4份。

4.根据权利要求3所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述第一碳负极层与所述第二碳负极层均包括以下按照重量份的组分：碳材料93～95份、导电剂1～2份、增稠剂1～2份、粘结剂2～3份。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述导电剂分别独立为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨烯、导电石墨、导电炭黑和碳纤维中的至少一种；且所述硅碳负极区中的导电剂中包含有至少一种碳纳米管。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述增稠剂为羧甲基纤维素钠；所述粘结剂为聚丙烯酸、聚乙烯醇、丁苯橡胶、丙烯腈中的至少一种。

7.根据权利要求1或3所述的一种硅碳负极极片，其特征在于，所述锂盐为氢氧化锂、碳酸锂、氟化锂、草酸锂、CH₃CH₂OCO₂Li、CH₃CH₂OLi、CH₃COOLi中的至少一种。

8.一种如权利要求1～7中任一项所述的硅碳负极极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照所述硅碳负极区中各组分的重量份，称取硅碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂，并将硅碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂进行混合后，再添加去离子水，配制得到固含量为40％～60％的硅碳负极浆料；

按照所述碳负极区中各组分的重量份，称取碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂、锂盐，先将锂盐与水、苯、乙醇中的一种溶剂进行混合得到锂盐溶液，接着将碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂进行混合后，再添加去离子水和锂盐溶液，配制得到固含量为40％～60％的第一碳负极浆料；

按照所述第一碳负极层与所述第二碳负极层中各组分的重量份，称取碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂，并将碳材料、导电剂、增稠剂、粘结剂进行混合后，再添加去离子水，配制得到固含量为40％～60％的第二碳负极浆料；

取一集流体，在集流体上涂覆第二碳负极浆料，以在集流体上形成第一碳负极层；

在第一碳负极层上采用凹版印刷法涂覆硅碳负极浆料，烘干后，形成具有凹坑结构的硅碳负极区；

在硅碳负极区上采用凹版印刷法涂覆第一碳负极浆料，填补硅碳负极区上的凹坑结构，形成碳负极区，得到主材料层；

在主材料层上涂覆第二碳负极浆料，以在主材料层上形成第二碳负极层后，再经烘干、辊压、裁切处理，得到所述硅碳负极极片。

9.一种如权利要求8所述制备方法制得的硅碳负极极片。

10.一种锂离子电池，包括正极片和电解液，其特征在于，还包括如权利要求1～7、9中任一项所述的硅碳负极极片。