[发明专利]一种预锂化硅基负极极片及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种预锂化硅基负极极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

(1)将硅基负极材料、导电剂和粘结剂混合后涂布在集流体上，制得硅基负极极片，在硅基负极极片表面设置微孔结构；

(2)将锂金属、芳烃和有机溶剂混合，得到Li-芳烃复合物；

(3)使用步骤(2)得到的Li-芳烃复合物对步骤(1)得到设置有微孔结构的硅基负极极片进行预锂化，经后处理得到所述预锂化硅基负极极片。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述硅基负极材料包括氧化亚硅、硅碳、石墨或硬碳中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述硅基负极极片的面密度为5～40mg/cm²，优选为6～30mg/cm²，进一步优选为8～25mg/cm²；

优选地，所述硅基负极极片的压实密度为0.9～1.9g/cm³，优选为1.0～1.9g/cm³，进一步优选为1.2～1.8g/cm³。

3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述在硅基负极极片表面设置微孔结构的方法包括凸版印刷、激光刻蚀、模板-腐蚀或冰模板法中的任意一种或至少两种的组合。

4.如权利要求1-3任一项所述的制备方法，其特征在于，所述微孔的深度≤硅基负极极片表面的活性物质层厚度；

优选地，所述微孔的直径为0.5～70μm，优选为1.0～60μm，进一步优选为2.0～50μm；

优选地，所述微孔的深度为2～200μm，优选为5～180μm，进一步优选为10～160μm；

优选地，所述微孔的间距为5～800μm，优选为10～600μm，进一步优选为20～500μm；

优选地，以所述硅基负极极片表面的活性物质层的面积为100％计，所述微孔的总面积的百分比为0.2～20％，优选为0.5～18％，进一步优选为1.0～15％。

5.如权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述锂金属包括锂粉、锂箔、锂片或锂块中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述芳烃包括多环芳烃；

优选地，所述多环芳烃包括联苯、联多苯、多苯代脂肪烃或稠环芳烃中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述多环芳烃包括萘、联苯、联三苯、二苯甲烷、蒽或其甲基取代物，优选为萘、联苯、4,4’-二甲基联苯、2-甲基联苯、3,3’,4,4’-四甲基联苯、3,3’-二甲基联苯、甲基萘、2-甲基萘或9.9-二甲基-9H-芴中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述有机溶剂包括醚类和/或呋喃类。

6.如权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述预锂化的装置包括预锂化槽；

优选地，所述预锂化的时间为2～60min，优选为5～50min，进一步优选为8～40min；

优选地，所述预锂化槽的搅拌桨转速为5～200r/min；

优选地，所述Li-芳烃复合物的浓度为0.5～3mol/L；

优选地，所述预锂化的温度为15～80℃。

7.如权利要求1-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述后处理包括洗涤和干燥；

优选地，所述洗涤的洗涤剂包括有机溶剂；

优选地，所述有机溶剂包括碳酸酯类、醚类或呋喃类；

优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、二甲醚、二乙醚或四氢呋喃中的任意一种或至少两种的组合；

优选地，所述洗涤的时间为2～30min。

8.一种预锂化硅基负极极片，其特征在于，所述预锂化硅基负极极片通过如权利要求1-7任一项所述方法制得。