[发明专利]一种硅基负极及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种硅基负极及其制备方法和应用。本发明提供了一种硅基负极，包括依次层叠设置的集流体、硅层和铝溶胶涂覆层。所述铝溶胶涂覆层在所述硅层表面可以降低脱/嵌锂过程中硅的体积膨胀，从而提高硅基负极材料的循环性能。根据实施例的记载，本发明所述的硅基负极在0.1A/g的电流密度下，充放电循环50圈后的容量保持率为45.09％～90.93％，较不包括铝溶胶涂覆层的硅基负极38.85％的容量保持率有较大的提升。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种硅基负极及其制备方法和应用。

背景技术

近些年来，锂离子电池已成为人们生活的重要组成部分，广泛地应用于各类消费电子产品、电动汽车和新能源储能等领域。而更加高比容量、高循环稳定性、高倍率性能和高安全性的负极材料电池体系仍然是人们探索和研究的热点。硅材料以其理论比容量高(4200mAh/g)、脱/嵌锂电位较低、元素储量丰富等特点，被认为是商业化碳材料最具前景的替代材料之一。但是，硅在脱/嵌锂过程体积膨胀高达300％，剧烈的体积效应会最终导致产品的循环稳定性很差，限制了其实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅基负极及其制备方法和应用，所述硅基负极具有较好的电化学循环稳定性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种硅基负极，包括依次层叠设置的集流体、硅层和铝溶胶涂覆层。

优选的，所述铝溶胶涂覆层的厚度为5～15μm。

优选的，所述硅层包括硅、聚丙烯酸和乙炔黑；

所述硅、聚丙烯酸和乙炔黑的质量比为8:1:1。

优选的，所述硅层的厚度为10～20μm。

本发明还提供了上述技术方案所述硅基负极的制备方法，包括以下步骤：

提供带有硅层的集流体；

将铝溶胶与乙醇混合，得到铝溶胶涂覆料；

将所述铝溶胶涂覆料涂覆在硅层的表面，得到所述硅基负极。

优选的，所述铝溶胶的质量浓度为5～30％。

优选的，所述铝溶胶中的氧化铝与乙醇的质量比为1：(10～30)。

优选的，带有硅层的集流体的制备方法，包括以下步骤：

按照质量比为8:1:1，将硅、聚丙烯酸和乙炔黑混合研磨后，加入N-甲基吡咯烷酮，得到涂覆浆料；

将所述涂覆浆料涂覆在集流体的表面，得到所述带有硅层的集流体。

本发明还提供了上述技术方案所述硅基负极或上述技术方案所述制备方法制备得到的硅基负极在锂离子电池中的应用。

本发明提供了一种硅基负极，包括依次层叠设置的集流体、硅层和铝溶胶涂覆层。所述铝溶胶涂覆层包裹在硅的表面减少硅体积膨胀，在所述硅层表面可以降低脱/嵌锂过程中硅的体积膨胀，从而提高硅基负极材料的循环性能。根据实施例的记载，本发明所述的硅基负极在0.1A/g的电流密度下，充放电循环50圈后的容量保持率为45.09％～90.93％，较不包括铝溶胶涂覆层的硅基负极38.85％的容量保持率有较大的提升。

本发明还提供了上述技术方案所述硅基负极的制备方法，包括以下步骤：提供带有硅层的集流体；将铝溶胶与乙醇混合，得到铝溶胶涂覆料；将所述铝溶胶涂覆料涂覆在硅层的表面，得到所述硅基负极。所述制备方法操作简单，所得的样品稳定性好、成本低，有利于大规模生产。

附图说明

图1为实施例1～3所述的硅基负极和对比例1所述的硅基负极的放电循环稳定性曲线；