【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種硅碳負(fù)極漿料、二次電池及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、硅碳負(fù)極不僅具有極高的克容量1900mah-1（0.8v?50%硅含量），較高的嵌鋰電位0.4v（li\li+）而且還可以抑制鋰枝晶。雖然負(fù)極嵌鋰電位較高會導(dǎo)致整體放電平臺會減小0.1v左右；但是因其極高的克容量，微量的摻雜即可提升傳統(tǒng)負(fù)極材料的克容量，在新能源行業(yè)備受矚目。
2、基于目前的技術(shù)手段，性能較為優(yōu)異的硅碳負(fù)極是通過在比表面積高達(dá)1800m2/g的活性炭上進(jìn)行硅烷沉淀，之后經(jīng)過炔烴或者烷烴的裂解在多孔碳的外表沉淀一層碳?xì)ぶ苽涞玫健Ｈ欢驗橥獗碇荒苡昧呀鉁囟缺容^低的烷烴或者烯烴或者基于他們的混合氣進(jìn)行沉淀；因此得到的硅碳負(fù)極的表面往往都是缺少官能團(tuán)的加持，這造成了鋰離子的脫溶劑化難度增加，快充不良，而且缺少必要的氫鍵和范德華力加持，碳?xì)さ膹?qiáng)度和韌性以及抑制掉粉或者膨脹的能力都難于滿足更高能量密度電池的要求。當(dāng)電池頻繁脫嵌鋰會造成體積膨脹，因為內(nèi)外層的收縮率不同，容易使得硅碳碳基體破碎，難以滿足現(xiàn)如今高能量密度要求，尤其是難以滿足以3c為主軟包電池的要求。
3、雖然通過一些固化劑、粘結(jié)劑如海藻酸鈉、paa（聚丙烯酸）、羧甲基纖維素鈉（cmc）和苯乙烯-丁二烯橡膠（sbr）以及導(dǎo)電劑碳納米管（cnts）和乙炔黑等配方的協(xié)同作用，可以在化成時候，控制鈷酸鋰體系在70℃上下，再通過一定的溫度，在一定電流密度、一定壓力下和合適的電流分段區(qū)間下，使整個負(fù)極極片交聯(lián)在一起，進(jìn)而抑制由反復(fù)膨脹引起的脫落，但這往往需要很多的粘結(jié)劑，使用的粘結(jié)劑
4、綜上，因為人們生活的需要，鋰離子電池向高倍率方向發(fā)展，而高倍率的電池往往需要較高的鋰離子遷移速度，因此需要在粘結(jié)劑含量、包裝類型、電芯設(shè)計、電芯配方等多個角度進(jìn)行取舍。較高倍率的電池往往需要較低的粘結(jié)劑。可以通過使用有約束的殼體來減少粘結(jié)劑的使用、使用較低的壓密設(shè)計來加強(qiáng)浸潤作用和減少粘結(jié)劑、以及在電芯配方中盡量減少硅基負(fù)極材料的使用來抑制電芯膨脹和抑制掉粉等問題。
5、上述矛盾的存在，需要設(shè)計全新的配方體系，對現(xiàn)有的電池體系進(jìn)行全面的升級，且對于硅碳高添加量而目前配方又難以滿足的現(xiàn)況，優(yōu)化配方設(shè)計尤為重要。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中存在的球形負(fù)極極片掉粉和苯乙烯-丁二烯橡膠（sbr）上浮等問題。本專利技術(shù)提供了一種硅碳負(fù)極漿料、二次電池及其制備方法。通過在漿料中添加4-二甲氨基吡啶（dmap），在盡可能的減少粘結(jié)劑使用的情況下，提高烘烤時間，抑制sbr上浮；使負(fù)極極片交聯(lián)為一體，實現(xiàn)了電池快速生產(chǎn)、長壽命、低沉本、高能量密度、高倍放的目標(biāo)。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種硅碳負(fù)極漿料，其包括30-50份的固體物料、50-70份的溶劑和0.05-1.2份的4-二甲氨基吡啶；所述固體物料為硅碳材料、導(dǎo)電材料、石墨和粘結(jié)劑；所述粘結(jié)劑在所述固體物料中含量為2-3.5?wt%。
4、可以理解的，所述硅碳材料采用本領(lǐng)域常規(guī)使用的硅碳負(fù)極材料即可。
5、在某一方案中，所述硅碳材料為包覆聚乙烯醇的硅碳，優(yōu)選的，所述包覆聚乙烯醇的硅碳中，硅碳和聚乙烯醇的質(zhì)量比為99：（0.5-1.5）；例如：99:1；
6、更優(yōu)選的，所述包覆聚乙烯醇的硅碳通過以下方法制備得到：
7、將酚醛樹脂、乙醇和烏洛托品分散、噴霧干燥、交聯(lián)、碳化、活化得多孔碳骨架；
8、將所述多孔碳骨架在硅烷混合氣下沉積形成核體、然后在乙炔混合氣下沉積、最后在氮?dú)鈿夥障鲁练e，制得硅碳；
9、將硅碳、聚乙烯醇、水分散，干燥即可。
10、在某一方案中，所述的導(dǎo)電材料為碳類導(dǎo)電物質(zhì)、金屬材料和導(dǎo)電聚合物中的至少一種；所述碳類導(dǎo)電物質(zhì)為super?p（小顆粒導(dǎo)電炭黑）、乙炔黑、科琴黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維或鱗片石墨中的至少一種；優(yōu)選的，所述碳類導(dǎo)電物質(zhì)為super?p、乙炔黑、科琴黑、碳納米管、石墨烯、碳纖維或鱗片石墨中的任意兩種；例如，乙炔黑或碳納米管。
11、在某一方案中，所述金屬材料為納米銅顆粒或納米鎳顆粒。
12、在某一方案中，所述導(dǎo)電聚合物為聚乙烯醇、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撐、聚苯撐乙烯、聚雙炔、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或聚丙烯酸。
13、在某一方案中，所述固體物料的份數(shù)為36-44份；例如，40份。
14、在某一方案中，所述溶劑的份數(shù)為54-66份；例如，60份。
15、在某一方案中，所述硅碳材料在所述固體物料中含量為6-10?wt%；例如，8?wt%。
16、在某一方案中，所述導(dǎo)電材料在所述固體物料中含量為0.8-1.5?wt%；例如，0.88-1.32?wt%；還例如，1.1?wt%。
17、在某一方案中，所述石墨在所述固體物料中含量為86?-89%?wt%；87.9wt%、88.9wt%、88.4?wt%或87.4?wt%；例如87.9wt%。
18、在某一方案中，所述4-二甲氨基吡啶在所述固體物料中含量為0.1-1.0份，0.1份、0.3?份、0.5份、0.7?份或1.0?份；例如，0.5?份、0.7?份或1.0?份；還例如，0.7?份。
19、在某一方案中，所述粘結(jié)劑在所述固體物料中含量為2?wt%、2.5?wt%、3?wt%或3.5wt%；例如，3?wt%。
20、在某一方案中，所述溶劑為水，例如，去離子水。
21、在某一方案中，所述酚醛樹脂與乙醇的質(zhì)量比為1：（1~3），例如1：2。
22、在某一方案中，所述酚醛樹脂與烏洛托品的質(zhì)量比為1：（0.04-0.08），例如1：0.06。
23、在某一方案中，所述分散為經(jīng)高速分散均質(zhì)機(jī)分散；所述高速分散均質(zhì)機(jī)的球磨轉(zhuǎn)速可為1000~3000?r/min，例如2000r/min。
24、在某一方案中，所述分散的時間為50~80min，例如60min。
25、在某一方案中，所述噴霧干燥的溫度為100~150℃，例如130℃。
26、在某一方案中，所述噴霧干燥后的顆粒直徑為6-10μm；例如，8μm。
27、在某一方案中，所述交聯(lián)需要升溫進(jìn)行，升溫速率可為3~5℃/min，例如4℃/min；升溫時間可為50min；升至200本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其包括30-50份的固體物料、50-70份的溶劑和0.05-1.2份的4-二甲氨基吡啶；所述固體物料包括硅碳材料、導(dǎo)電材料、石墨和粘結(jié)劑；所述粘結(jié)劑在所述固體物料中的含量為2-3.5?wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其滿足如下條件中的一種或多種；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其滿足如下條件中的一種或多種；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；所述粘結(jié)劑為如下任一方案：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；所述硅碳負(fù)極漿料為如下任一方案：
6.一種硅碳負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，其包括如下硅碳負(fù)極漿料的制備步驟：將硅碳材料、石墨、粘結(jié)劑、導(dǎo)電材料、4-二甲氨基吡啶和水分散，即得；其中，所述硅碳材料、石墨、粘結(jié)劑、導(dǎo)電材料以及4-二甲氨基吡啶如權(quán)利要求1-5中任一項所述；
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的硅碳負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，其滿足如下條件中的一種或多種：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的
9.一種硅碳負(fù)極極片，其特征在于，其采用如權(quán)利要求6-8中任一項所述的硅碳負(fù)極漿料制得；
10.一種如權(quán)利要求6-8中任一項所述的硅碳負(fù)極漿料在電池中的應(yīng)用，其特征在于，其中，所述應(yīng)用包括以所述硅碳負(fù)極漿料制備所述電池的負(fù)極極片；較佳地，所述電池為鋰離子電池。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其包括30-50份的固體物料、50-70份的溶劑和0.05-1.2份的4-二甲氨基吡啶；所述固體物料包括硅碳材料、導(dǎo)電材料、石墨和粘結(jié)劑；所述粘結(jié)劑在所述固體物料中的含量為2-3.5?wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其滿足如下條件中的一種或多種；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；其滿足如下條件中的一種或多種；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；所述粘結(jié)劑為如下任一方案：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的硅碳負(fù)極漿料，其特征在于；所述硅碳負(fù)極漿料為如下任一方案：
6.一種硅碳負(fù)極漿料的制備方法，其特征在于，其包括如下硅碳負(fù)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：夏長明，李波，葉巧巧，王可眾，王俊博，孫騫，宋健，
申請(專利權(quán))人：上海杉杉新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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