[发明专利]一种提升硅基负极电池倍率与循环寿命的方法

说明书

本发明涉及一种提升硅基负极电池倍率与循环寿命的方法，属于锂离子电池领域。本发明将搅拌均匀的电解液保液功能层浆料均匀的涂敷在已经处理好的隔膜上，放入烘箱中干燥，即可得到所述含有电解液保液功能层的隔膜。本发明的电解液保液功能层因其使用的导电剂材料具有优异的比表面积和一定的机械强度，对电解液的保液量明显增强，离子电导率高，能有效改善电池充放电过程中，硅基负极极片膨胀相互挤压时诱发的隔膜贫液问题，同时，该功能层良好的机械强度对硅基负极在充放电过程中的体积膨胀也起到一定的缓冲作用，改善了硅基负极电池的倍率、循环性能，提高了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及一种提升硅基负极电池倍率与循环寿命的方法，属于锂离子电池领域。

背景技术

锂离子电池自开发成功以来受到广泛的关注，随着动力汽车、储能系统在能源、环保方面的应用以及通讯、电脑产品、消费类电子产品、电动汽车、航空航天等多方面的应用，不断对锂离子电池的高容量、高安全、长寿命等方面提出了更高的要求。高能量密度的锂离子电池已经成为当今社会发展的重大需求，除了提升正负极材料的占比降低集流体、封装材料等非活性辅材的占比，也在材料的压实密度等方面不断提高。硅基负极作为高能量密度锂离子电池关键材料之一，能够最大限度的提升锂离子电池比容量，同时，锂离子电池中关键组件隔膜，不仅能够绝缘电子，避免电池内部发生短路，还能够为离子传递提供通道，以保证电化学反应的顺利进行，对电池的性能起着至关重要的作用。但随着锂离子电池充放电过程的进行，硅材料高的体积膨胀效应使锂离子电池隔膜内部随着不同的充电状态受到不同程度的力的挤压作用，随着长期充放电循环过程的进行，存储在隔膜内部的电解液逐渐被挤压出来，导致隔膜保液量不足，致使锂离子电池倍率性能变差和循环寿命缩短，甚至出现性能失效、严重的安全事故等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在电池提及膨胀导致隔膜保液量不足，进而影响电池性能的问题，提供一种提升硅基负极电池倍率与循环寿命的方法，该方法能在充放电过程中解决硅基负极膨胀隔膜受力后，引起的隔膜保液量不足甚至贫液、导致电池性能失效等问题，当极片膨胀体积增大发生挤压时，涂敷的电解液保液功能层具有一定的力学稳定性和较大的比表面积，能够缓冲硅基材料的体积膨胀效应，增大保液量，保证电池在充放电过程隔膜内电解液充裕，电池服役过程的充放电过程能够更好的发挥电池性能，从而提高电池的长循环寿命，高倍率等电化学性能和安全性能。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明提供了一种提升硅基负极电池倍率与循环寿命的方法。其具体技术方案包括以下步骤：

步骤1、电解液保液功能层浆料的制备：依次将导电剂、分散剂、粘结剂与溶剂混合，分散均匀后得到电解液保液功能层浆料；所述导电剂、分散剂、粘结剂与溶剂的质量和为总质量，所述导电剂的添加量为总质量的1％-30％；所述分散剂的添加量为总质量的0.1％-2％。所述粘结剂的添加量为总质量的1％-10％。

步骤2、涂布：搅拌均匀的电解液保液功能层浆料均匀的涂敷在隔膜上，将涂敷有电解液保液功能层的复合隔膜放入烘箱中干燥，得到所述具有电解液保液功能层的隔膜。涂敷的电解液保液功能层具有较好的力学稳定性和较大的比表面积，能够缓冲硅基材料的体积膨胀效应，增大保液量。

进一步，步骤1中导电剂为炭黑类、石墨烯类、碳纳米管类(CNTs)、Super P、乙炔黑、ECP、纳米碳纤维(VGCF)、导电石墨类的一种或多种。

进一步，步骤1中分散剂为聚乙烯醇、聚乙烯酸、十二烷基苯磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、甲基纤维素、羧甲基纤维素的一种或多种。

进一步，步骤1中粘结剂为聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸类、聚偏氟乙烯、PTFE、丁苯橡胶(SBR)、明胶的一种或多种。

进一步，步骤1中的溶剂为水、NMP、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种，其质量含量为：60％-80％。

所述电解液保液功能层涂敷在隔膜的一侧或双侧；