[发明专利]一种含有预锂硅氧材料的负极极片及其制备方法和锂离子电池

说明书

本申请公开了一种含有预锂硅氧材料的负极极片的制备方法，包括将含有预锂硅氧材料的负极浆料涂布于极片上，具体包括：根据负极浆料的产气速度确定负极浆料的极限搁置时间；在负极浆料制备后的极限搁置时间内，完成极片所需的负极浆料的涂布和烘干，以得到负极极片。本申请的负极极片的制备方法，由于在极限搁置时间内，负极浆料的产气速度均维持在较慢的速度，因而能够有效避免涂布过程中负极浆料产气导致的涂布时拖尾、极片干燥后出现针孔、气孔、颗粒、划痕和掉料等问题，从而得到表面光滑平整的负极极片，提高了负极极片产品的良率。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种含有预锂硅氧材料的负极极片及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、循环使用寿命长、无记忆效应、自放电小、环境友好等优点，已被广泛应用于便携式电子产品和电动汽车中。目前，商业化的锂离子电池主要采用石墨类负极材料，但它的理论比容量仅为372mAh/g，无法满足未来锂离子电池对高能量密度的需求。现有的Si虽然理论容量高达4200mAh/g，但其膨胀达300％，使循环性能受到影响，导致市场推广和应用受到约束。与之相对应的硅氧材料，循环性能更好，但是首次效率低。在首次充电时，需要消耗20～50％的锂用于SEI膜形成，这就大大降低了首次库伦效率。

目前，提升硅氧材料首效行之有效的方式是预先对其掺杂锂，使之提前将硅氧材料中的不可逆耗锂相部分反应掉。现已工业化的方法是直接在极片表面涂覆锂层，以此达到减少正极锂消耗的效果。但是该方法对操作环境要求高，且存在较大安全隐患，因此难以实现产业化推广。当前技术发展状态下，通过在材料端进行预锂获得首效提升普遍存在加工性能差的问题，主要表现为：水系浆料产气严重、粘度低，涂布时拖尾，极片干燥后出现针孔、气孔、颗粒、划痕、调料等情况。出现这一问题的主要原因是：预锂后材料中存在大量的Li2SiO3、Li4SiO4相，甚至Li2O、LixSi，而这些成分均易与水反应，显示出强碱性导致加工性能差。

因此，加工性能差仍是预锂硅氧材料普遍存在的问题，也是制备含有预锂硅氧材料的负极极片的难点。

发明内容

本申请的目的是提供一种含有预锂硅氧材料的负极极片及其制备方法和锂离子电池。

为了实现上述目的，本申请采用了以下技术方案：

本申请的第一方面公开了一种含有预锂硅氧材料的负极极片的制备方法，包括将含有预锂硅氧材料的负极浆料涂布于极片上，具体包括：

根据负极浆料的产气速度确定负极浆料的极限搁置时间；

在负极浆料制备后的极限搁置时间内，完成极片所需的负极浆料的涂布和烘干，以得到负极极片。

值得说明的是，本申请的负极极片的制备方法，其关键在于制备涂布于极片上的负极浆料前，根据含有预锂硅氧材料的负极浆料的产气速度确定极限搁置时间，并控制负极浆料的涂布和烘干的时间，在极限搁置时间内完成负极浆料的涂布和烘干。在极限搁置时间内，负极浆料的产气速度均维持在较慢的速度，能够有效避免涂布过程中负极浆料产气导致的涂布时拖尾、极片干燥后出现针孔、气孔、颗粒、划痕和掉料等问题，从而得到表面光滑平整的负极极片，提高了负极极片产品的良率。

本申请的一种实现方式中，根据负极浆料的产气速度确定负极浆料的极限搁置时间具体包括：

将负极浆料置于密闭容器，记录密闭容器的气体压力及相应的负极浆料搁置时间，以得到负极浆料产气的压力曲线；

根据压力曲线确定负极浆料的极限搁置时间；

优选的，负极浆料的体积不小于密闭容器体积的80％。