一種鋰離子電池用負電極片的製作方法
2023-10-19 20:48:42
一種鋰離子電池用負電極片的製作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種鋰離子電池用負電極片，包括集流體和活性材料層，所述活性材料層由矽碳複合微球和PVDF膜構成，所述矽碳複合微球鑲嵌在所述PVDF膜中。所述負電極片解決了矽在充放電過程中的體積膨脹收縮對電池的損害問題，從而能夠較好地改善矽碳負極材料的循環性能；同時在勻漿的時候不需要再額外加入導電炭黑，簡化了勻漿工藝。
【專利說明】一種鋰離子電池用負電極片
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於鋰離子電池【技術領域】，尤其涉及一種鋰離子電池用負電極片。
【背景技術】
[0002]能源的儲存與利用在人類社會的信息化、自動化過程中，扮演著越來越重要的角色，為了滿足對便攜能源的更高需求，具有高容量密度和高功率密度的新型儲能材料的研發就具有重要的意義。
[0003]石墨作為最普遍的商業化的鋰電池負極材料，理論比容量為372mAh/g，已經無法滿足人們對能量密度的更高需求。而許多新型材料具有比石墨更高的比容量(比如錫、鋪、矽、鍺等)，能夠替代石墨負極作為下一代鋰離子電池負極材料，具有較好的研宄價值。其中矽基複合材料作為鋰離子電池的負極，因其較高的理論容量(4200mAh/g)得到了廣泛的關注。但是在充放電過程中的因為鋰離子的嵌入脫嵌，矽負極體積變化較大(>400%)，導致矽負極的循環性能較差。
[0004]最近幾年，科研工作者們對於如何提高矽負極性能進行了大量的實驗，其中基於納米結構的矽基複合負極材料的研宄表明:納米結構體系(如納米棒、納米管、納米顆粒等)的矽基複合材料，由於相鄰納米結構間存在一定的空隙，可以為矽負極在充放電過程中的體積變化提供緩衝空間，此外，納米級別的矽負極材料，在充放電過程中矽利用率要更充分，因此相比普通材料，納米結構體系的材料具有高的容量和更好的循環性能，如專利CN102903896A公開了一種用於鋰離子電池的矽碳複合負極材料、其製備方法和應用。該負極材料為核殼式複合結構，由納米娃為核、中間層無定形碳和最外層一維納米碳材料組成，其中納米矽的粒徑在10?10nm ;專利CN 102709536A公開了一種矽碳複合材料及其製備方法，所述的矽碳複合材料是一種網狀結構包覆納米級的矽的矽碳複合材料，其中納米級的矽的平均直徑為50?500nm。
[0005]上述納米結構的複合材料對於娃負極的電化學性能有了相當大的提高，但是娃負極的體積膨脹會導致鋰離子電池的循環充放電使用性能較差等問題，仍無法滿足商業化的需要，有必要研宄具有更好的電化學性能的矽碳複合材料負電極。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的在於提供一種鋰離子電池用負電極片，所述負電極片能夠解決娃在充放電過程中的體積膨脹收縮對電池的損害問題，從而能夠較好地改善娃碳負極材料的循環性能；同時在勻漿的時候不需要再額外加入導電炭黑，簡化勻漿工藝。
[0007]為達此目的，本實用新型採用以下技術方案:
[0008]一種鋰離子電池用負電極片，包括集流體和活性材料層，所述活性材料層由矽碳複合微球和PVDF (聚偏氟乙烯)膜構成，所述矽碳複合微球鑲嵌在所述PVDF (聚偏氟乙烯)月旲中。
[0009]所述矽碳複合微球由碳材料和矽粉顆粒構成，所述碳材料為三維多孔結構，所述碳材料包裹所述矽粉顆粒。所述矽碳複合微球在本現有技術中已經公開，如CN 102709536A中公開的矽碳複合材料。
[0010]所述娃碳複合微球的粒徑為1-20 μm，如 2 μm、5 μm、10 μm、12 μm、15 μm、17 μm或19 μ m等。
[0011]所述碳材料的平均孔徑大小為0.l_50nm，如 0.2nm、0.5nm、lnm、5nm、10nm、25nm、35nm、40nm 或 50nm 等。
[0012]所述娃粉顆粒的平均粒徑大小為50-500nm，如60nm、lOOnm、150nm、200nm、250nm、300nm、400nm 或 500nm 等。
[0013]所述活性材料層的厚度為10-100 μm，如 15 μm、20 μm、50 μm、60 μm、70 μm、80 μ m、90 μ m 或 100 μ m 等。
[0014]所述集流體為銅層、鎳層、鐵層、銅鎳層、銅鐵層、鎳鐵層或銅鎳鐵層。
[0015]與現有技術相比，本實用新型的有益效果為:
[0016]本實用新型提供的負電極片由集流體和活性材料層組成，其中活性材料層由矽碳複合微球均勻地鑲嵌在PVDF膜中構成，該結構能夠很好地解決矽在充放電過程中的體積膨脹收縮對電池的損害問題，從而能夠較好地改善矽碳負極材料的循環性能；由於所述矽碳複合微球嵌在所述PVDF膜中，因此在勻漿的時候不需要再額外加入導電炭黑，能夠簡化勻漿工藝。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的鋰離子電池用負電極片的結構示意圖。
[0018]其中:1，集流體；2，矽碳複合微球；3，PVDF膜。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖並通過【具體實施方式】來進一步說明本實用新型的技術方案。
[0020]由圖1所示，為本實用新型提供的鋰離子電池用負電極片的結構示意圖，所述負電極片由集流體I和活性材料層組成，所述活性材料層由矽碳複合微球2和PVDF膜3構成，所述矽碳複合微球2鑲嵌在所述PVDF膜3中，所述活性材料層的厚度為50 μ m，所述集流體I為銅箔。所述矽碳複合微球2的平均粒徑大小為5 μ m，其由三維多孔結構的碳材料和包裹在其中的納米矽粉顆粒構成。
[0021]本實用新型提供的負電極片，其活性材料層中的矽碳複合微球2包括三維多孔結構的碳材料和包裹在其中的納米娃粉顆粒，所述三維多孔結構的碳材料能夠在電池充放電過程中為矽的體積膨脹與收縮提供充足的空間，從而能夠較好地改善矽碳負極材料的循環性能；由於所述矽碳複合微球2嵌在所述PVDF膜3中，因此在勻漿的時候不需要再額外加入導電炭黑，能夠簡化勻漿工藝。
[0022] 申請人:聲明，以上所述僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護範圍並不局限於此，所屬【技術領域】的技術人員應該明了，任何屬於本【技術領域】的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，均落在本實用新型的保護範圍和公開範圍之內。
【權利要求】
1.一種鋰離子電池用負電極片，包括集流體和活性材料層，其特徵在於，所述活性材料層由矽碳複合微球和膜構成，所述矽碳複合微球鑲嵌在所述？乂0？膜中。
2.根據權利要求1所述的負電極片，其特徵在於，所述矽碳複合微球由碳材料和矽粉顆粒構成，所述碳材料為三維多孔結構，所述碳材料包裹所述矽粉顆粒。
3.根據權利要求1或2所述的負電極片，其特徵在於，所述矽碳複合微球的粒徑為1~20 14 爪。
4.根據權利要求1或2所述的負電極片，其特徵在於，所述碳材料的平均孔徑大小為0.1—50歷。
5.根據權利要求1或2所述的負電極片，其特徵在於，所述矽粉顆粒的粒徑大小為50-50011111。
6.根據權利要求1或2所述的負電極片，其特徵在於，所述活性材料層的厚度為10-100 V 爪。
7.根據權利要求1或2所述的負電極片，其特徵在於，所述集流體為銅層、鎳層、鐵層、銅鎳層、銅鐵層、鎳鐵層或銅鎳鐵層。
【文檔編號】H01M4/13GK204257752SQ201420785617
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】張宇明 申請人:崑山瑞坦納新能源科技有限公司