[发明专利]一种掺硅补锂技术方案及其锂离子电池的组装方法

权利要求书

1.一种掺硅补锂技术方案，其特征在于，具体包括如下步骤：

步骤一.改性开孔硬碳(MHC)的制备：按照质量比8：1：0.1：0.1：0.1：3分别将浓硫酸、双氧水、聚乙二醇400、氨基丙醇、无水乙醇、硬碳加入到搅拌容器中，保持环境为0℃，搅拌时间约15-20分钟至溶液粘稠；将以上粘稠溶液用去离子水清洗至溶液PH为6±0.5，然后在100℃下烘干，最后在300-350℃下处理24h，获得MHC；

步骤二：SNW和MHC的材料组装和高韧性碳包覆膜处理：按照质量比8：12将SNW和MHC在真空条件下强力机械搅拌融合，搅拌时间45-60分钟，获得SNW和MHC的复合物；将SNW和MHC复合物、单壁碳纳米管-SWCNT(0.65%wt)和CMC(0.35%wt)复合溶液、苯胺、蔗糖按照96：2：1：1的质量比加入去离子水中，溶液的固含量为15-20%，搅拌60-90分钟，在180℃下喷雾干燥，在氩气条件下400-450℃煅烧120分钟，获得本发明的高韧性碳包覆SNW和MHC复合物；

步骤三：可预锂化隔膜(PLS)的制备：按照质量比70：15：15将聚偏氟乙烯-PVDF、聚氧化乙烯-PEO、Li2CO3等溶解在N-甲基吡咯烷酮-NMP和无水乙腈（质量比—NMP：无水乙腈=8：2）的溶液中，固含量为20-25%，真空搅拌120分钟，然后利用隔膜涂敷设备将以上浆体均匀涂敷在高孔隙率聚丙烯(PP)基膜正反两面，干燥后的涂敷厚度约为2-3µm，获得本发明的预锂化隔膜-PLS。

2.根据权利要求1所述的一种掺硅补锂技术方案及其锂离子电池的组装方法，其特征在于，所述步骤一中浓硫酸和双氧水可与硬碳材料结合在一起且插入硬碳材料的碳层间隙内，聚乙二醇400、氨基丙醇和无水乙醇可促进材料的分散和孔隙率的调控，便于硬碳材料获得均一稳定的碳层间距、多孔结构，PH的控制条件也是为了控制硬碳材料的开孔程度，PH越小开孔程度越大，300-350℃下的热处理可使得浓硫酸和双氧水的氧化分解而产生气体，从而使得硬碳材料的层间距打开且获得更多的孔隙结构。

3.根据权利要求1所述的一种掺硅补锂技术方案及其锂离子电池的组装方法，其特征在于，所述步骤二中SNW和MHC的强力机械搅拌融合可使得SNW较好的嵌入和插层到MHC的多孔结构中，也可将SNW和MHC较好的均匀复合在一起；单壁碳纳米管-SWCNT(0.65%wt)和CMC(0.35%wt)复合溶液的包覆不仅可以提高电极材料的导电性，还能提高包覆层的韧性，抵抗材料膨胀导致结构崩塌的风险，苯胺、蔗糖的二次包覆可减少材料与电解液的直接接触，降低副反应的发生。

4.根据权利要求1所述的一种掺硅补锂技术方案及其锂离子电池的组装方法，其特征在于，所述步骤三中高孔隙率PP基膜可为高锂离子通量创造条件，PVDF和PEO可增强极片与隔膜的粘附力，降低极片与隔膜的间隙也可在一定程度上为极片的膨胀提供缓冲空间，同时提高保液能力和离子传输能力，而Li₂CO₃可提供预锂化，为SNW和MHC材料首次充电消耗的不可逆锂离子提供补充。

5.一种锂离子电池的组装方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

步骤一：负极极片的制备，负极复合活性材料的质量比为SNW:MHC:AG=8:12:80，负极浆料的物质配比为负极复合活性材料：SP：PVDF=94.5%：2%：3.5%，按照以上质量比分别加入负极复合活性材料、SP、PVDF，干混15-20分钟，加入一定量NMP，控制浆料的固含量为45%-50%，搅拌120-140分钟后慢搅备用；依次经过涂布、冷压、模切、分条后获得负极极片；

步骤二：正极极片的制备，正极浆料的物质配比为Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)O2 ：SP：CNT：PVDF=94.5%：3.5%：0.5%：1.5%，按照以上质量比分别加入Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)O2 、SP、CNT、PVDF，加入一定量NMP，控制浆料的固含量为60%-65%，搅拌120-140分钟后慢搅备用；依次经过涂布、冷压、模切、分条后获得正极极片；

电池的组装：以本发明获得的预锂化隔膜-PLS为隔膜，搭配步骤一和步骤二的极片完成卷绕、热压、Hi-Pot、焊接、装配、烘烤、注液、静置、化成、老化、容量、测K、包装完成电池的组装，获得高能量密度锂离子电池。