[发明专利]一种硅碳复合负极电极的制备方法、锂离子电池

摘要

本发明公开了一种硅碳复合负极，包括硅源、碳源，硅源为单质硅，粒径分布为100nm‑80um，硅源占硅碳复合负极总质量的10％‑80％；碳源包括碳负极材料和导电剂，碳负极材料为碳纤维、石墨和中间相碳微球中的一种或多种，碳负极材料占碳源总质量的10％‑90％。本发明将硅源与碳源混合制备的负极浆料经过一次涂布成型、热压制片、碳化处理、高温煅烧，保证硅材料有效分散在碳骨架中间，制备成型的硅碳负极在循环过程中可以有效缓解硅材料在充放电过程中的体积膨胀，保证电池有优异的循环性能；硅碳复合负极一次涂布成型且无需集流体，简化生产工艺，保证电池有更高的能量密度；同时本发明还提供了含有该硅碳复合负极的锂离子电池。

主权项

一种硅碳复合负极电极的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：一、将硅源与碳源充分混合分散加入粘结剂、溶剂制备成固含量为10％‑80％的负极浆料，溶剂为去离子水或NMP溶液；其中，所述硅源为单质硅粉，所述单质硅粉的粒径分布为100nm‑80um，所述单质硅粉的纯度要求99.9％以上，所述硅源占硅碳负极电极总质量的10％‑80％；所述碳源包括碳负极材料和导电剂，所述碳负极材料为碳纤维、石墨和中间相碳微球中的一种或多种，所述导电剂为炭黑导电剂、石墨导电剂和石墨烯中的一种或多种，所述碳负极材料占碳源总质量的10％‑90％；所述粘结剂为聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、丁苯橡胶和纤维素基聚合物中的一种或多种，所述粘结剂占硅碳负极电极总质量的0‑10％；二、一次涂布成型：将步骤一中制备的负极浆料涂布于基体上,涂覆成片状,一次涂布成型，常温环境或者在200℃以下烤箱中进行烘干，制得片状带基体的硅碳复合负极电极；三、热压制片：将步骤二中制得的片状带基体的硅碳复合负极电极在50‑150℃温度下进行热压处理，经过热压处理之后去除涂布基体并按照电池设计尺寸进行分切制片，制得硅碳复合负极电极半成品；四、碳化处理：将经过步骤三处理制得的硅碳复合负极电极片半成品在非氧化性气氛保护下再在150‑800℃温度下碳化成型0.5‑10h，制得硅碳复合负极电极半成品；五、高温煅烧：将经过步骤四碳化处理制得的硅碳复合负极电极半成品在非氧化性气氛保护下再在600～2000℃温度下煅烧1～20h，制备成型硅碳复合负极电极。