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鋰離子電池三維多孔硅基復合負極及其制備方法.pdf

摘要
申請專利號:

CN201210126511.9

申請日:

2012.04.26

公開號:

CN102683655B

公開日:

2015.01.21

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01M 4/38申請日:20120426|||公開
IPC分類號: H01M4/38; H01M4/66 主分類號: H01M4/38
申請人: 上海杉杉科技有限公司
發明人: 劉萍; 喬永民; 李輝; 吳敏昌; 丁曉陽; 謝秋生; 鄭俊軍
地址: 201209 上海市浦東新區金海路3158號
優先權:
專利代理機構: 余姚德盛專利代理事務所(普通合伙) 33239 代理人: 戚秋鵬
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210126511.9

授權公告號:

102683655B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.21|||2013.02.13|||2012.09.19

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種鋰離子電池多孔硅基復合負極及其制備方法。本發明采用具有三維網絡結構,能使電極活性物質均勻分散其中和表面,并具有一定耐高溫特性、導電性良好的集流體材料,如銅箔網或銅絲網或泡沫銅或泡沫鎳。并且以浸漬的方法將含有單質硅或單質硅與金屬M的混合物的漿料與銅箔網或銅絲網或泡沫銅或泡沫鎳結合,然后通過熱處理(合金化和退火處理)方式形成三維多孔硅基復合負極。本發明中,三維多孔結構、硅金屬合金的形成及負極材料與三維多孔集流體材料之間良好的結合力,使得多孔硅基復合負極材料制備得到的電池具有較高的放電比容量、首次充放電效率和良好的循環性能。

權利要求書

1.鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材料的制備方法,其特征
在于,包括以下步驟:
步驟(1):清洗三維多孔集流體材料;所述三維多孔集流體材料
材質為惰性嵌鋰金屬;
步驟(2):將單質硅或單質硅與金屬M的混合物、粘結劑加入
到溶劑中,所述溶劑為水性溶劑或油性溶劑,充分攪拌制得漿料;將
所述三維多孔集流體材料浸漬在所述漿料中,形成浸漬有漿料的三維
多孔集流體材料體系;接著使所述浸漬有漿料的三維多孔集流體材料
體系在80~90℃條件下真空干燥0.5~1h,然后在2~6MPa壓強下輥壓,
得到三維多孔硅基復合電極前驅體;其中,所述金屬M為活性嵌鋰
金屬;
以及步驟(3):將所述步驟(2)所得的三維多孔硅基復合電極
前驅體在真空或惰性氣氛中進行熱處理,得到三維多孔硅基復合負極
材料。
2.根據權利要求1所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(1)中,所述三維多孔集流
體材料的平均孔徑為100-200μm,厚度400μm~1000μm。
3.根據權利要求1所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述活性嵌鋰金屬
選自鎂、鈣、鋁、鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍、鉑、銀、金、鋅、鎘和
銦中的任意一種或兩種以上的組合。
4.根據權利要求1所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述單質硅、單質
硅與金屬M的混合物以粉狀的形式存在,并且粒度為微米級、亞微
米級或納米級。
5.根據權利要求1-4任一項所述的鋰離子電池三維多孔硅基復
合負極材料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述單質
硅與金屬M的混合物中,單質硅與金屬M的質量比為1∶1~9∶1。
6.根據權利要求5所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述粘結劑為羧甲
基纖維素、聚酰胺-酰亞胺和聚丙烯酸中的一種。
7.根據權利要求6所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(2)中,所述漿料的固含量
為30%~40%。
8.根據權利要求7所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中,所述熱處理是指將
所述步驟(2)所得的三維多孔硅基復合電極前驅體升溫至200℃-850
℃并使其在200℃-850℃的條件下保溫2-6小時,使其進行合金化處
理;接著使其降溫至100℃-200℃時再保溫1-3小時,使其進行退火
處理;保溫結束后,停止電加熱,使其隨爐冷卻至室溫。
9.根據權利要求8所述的鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材
料的制備方法,其特征在于,所述步驟(3)中,所述升溫過程中的
升溫速率為3-15℃/min。
10.鋰離子電池三維多孔硅基復合負極材料,其特征在于,采用
權利要求1-9任一項所述的制備方法制備得到。

關 鍵 詞:
鋰離子電池 三維 多孔 復合 負極 及其 制備 方法
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