[实用新型]一种锂离子电池硅碳负极极片

说明书

本实用新型公开了一种锂离子电池硅碳负极极片，包括缓冲层、导电层、第一粘结层、活性材料层、第二粘结层和集流体；由上至下依次堆叠有导电层、第一粘结层、活性材料层、第二粘结层和集流体，并共同构成极片主体；所述第一粘结层和第二粘结层采用硅酸镁锂或硅酸锂材料；所述极片主体外部包覆有缓冲层。本实用新型设置了第一粘结层和第二粘结层，使第一粘结层和第二粘结层中的锂元素掺杂能够提高电子的电导率和阳离子交换能力，从而实现预锂化，解决了硅碳的首次库伦效率低的难题。

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池硅碳负极极片。

背景技术

目前商业化的锂离子电池负极材料多为石墨类材料，随着储能技术的不断发展，人们锂离子电池的能量密度和性能要求越来越高。硅碳的理论比容量高，并且储量丰富、环境友好且充放电电压平台较低，因此被认为是替代石墨的下一代锂电池负极材料。

传统硅碳负极极片制备通常需要用有机聚合物粘合剂将电极活性材料和导电剂粘结到集流体上，但是有机聚合物粘结剂不提供容量，这降低了电池整体的能量密度。此外，硅碳在第一次循环中形成的副产物消耗了部分锂源，导致首效相对较低。传统的极片制备过程无法实现预锂化。因此，开发一种新型锂离子电池硅碳负极极片来提高硅碳负极导电性和首次库伦效率十分重要。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型公开了一种锂离子电池硅碳负极极片。该负极极片采用硅酸镁锂或硅酸锂替代了传统有机聚合物粘结剂，可以有效缓解硅碳的体积膨胀，增加导电性并提高其首次库伦效率。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种锂离子电池硅碳负极极片，包括缓冲层、导电层、第一粘结层、活性材料层、第二粘结层和集流体；由上至下依次堆叠有导电层、第一粘结层、活性材料层、第二粘结层和集流体，并共同构成极片主体；所述第一粘结层和第二粘结层采用硅酸镁锂或硅酸锂材料；所述极片主体外部包覆有缓冲层。

作为优选，所述缓冲层厚度为0.5～1.0μm。

作为优选，所述缓冲层采用聚多巴胺、聚吡喏、明胶、聚乙二醇、淀粉和聚氧化乙烯中的一种。

作为优选，所述导电层厚度为0.1～0.5μm。

作为优选，所述导电层采用Ag、Cu、Ni、Au和Al中的一种。

作为优选，所述活性材料层厚度为5～15μm。

作为优选，所述活性材料层为硅碳负极材料，其中，碳含量为5～95wt％。

作为优选，所述第一粘结层和第二粘结层厚度为0.2～2.0μm。

作为优选，所述集流体为铜箔、镍箔、泡沫铜和泡沫镍中的一种。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)现有技术在制备硅碳负极极片的过程中需要采用聚合物粘结剂，聚合物粘结剂本身不提供容量，因此降低了电极整体的能量密度。本实用新型制备的负极极片采用硅酸镁锂或硅酸锂代替了传统聚合物粘结剂，硅酸镁锂或硅酸锂具有无毒、安全、耐酸碱化学稳定性好、内聚力强、吸附性强、阳离子交换性好等一系列优点。根据硅酸镁锂或硅酸锂的特性和现有的研究表明，其只需在水中进行简单的处理即可产生均匀的涂层。该涂层可以作为硅碳的保护层，防止液体电解质的侵蚀。

2)现有技术在制备的硅碳负极极片，无法实现预锂化。本实用新型设置了第一粘结层和第二粘结层，使第一粘结层和第二粘结层中的锂元素掺杂能够提高电子的电导率和阳离子交换能力，从而实现预锂化，解决了硅碳的首次库伦效率低的难题。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的实施例1和对比例1的首次充放电曲线图。