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锂离子电池三维多孔硅基复合负极及其制备方法.pdf

摘要
申请专利号:

CN201210126511.9

申请日:

2012.04.26

公开号:

太阳城集团CN102683655B

公开日:

2015.01.21

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01M 4/38申请日:20120426|||公开
IPC分类号: H01M4/38; H01M4/66 主分类号: H01M4/38
申请人: 上海杉杉科技有限公司
发明人: 刘萍; 乔永民; 李辉; 吴敏昌; 丁晓阳; 谢秋生; 郑俊军
地址: 201209 上海市浦东新区金海路3158号
优先权:
专利代理机构: 余姚德盛专利代理事务所(普通合伙) 33239 代理人: 戚秋鹏
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法律状态
申请(专利)号:

CN201210126511.9

授权太阳城集团号:

太阳城集团102683655B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.21|||2013.02.13|||2012.09.19

法律状态类型:

授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明公开了一种锂离子电池多孔硅基复合负极及其制备方法。本发明采用具有三维网络结构,能使电极活性物质均匀分散其中和表面,并具有一定耐高温特性、导电性良好的集流体材料,如铜箔网或铜丝网或泡沫铜或泡沫镍。并且以浸渍的方法将含有单质硅或单质硅与金属M的混合物的浆料与铜箔网或铜丝网或泡沫铜或泡沫镍结合,然后通过热处理(合金化和退火处理)方式形成三维多孔硅基复合负极。本发明中,三维多孔结构、硅金属合金的形成及负极材料与三维多孔集流体材料之间良好的结合力,使得多孔硅基复合负极材料制备得到的电池具有较高的放电比容量、首次充放电效率和良好的循环性能。

权利要求书

1.锂离子电池三维多孔硅基复合负极材料的制备方法,其特征
在于,包括以下步骤:
步骤(1):清洗三维多孔集流体材料;所述三维多孔集流体材料
材质为惰性嵌锂金属;
步骤(2):将单质硅或单质硅与金属M的混合物、粘结剂加入
到溶剂中,所述溶剂为水性溶剂或油性溶剂,充分搅拌制得浆料;将
所述三维多孔集流体材料浸渍在所述浆料中,形成浸渍有浆料的三维
多孔集流体材料体系;接着使所述浸渍有浆料的三维多孔集流体材料
体系在80~90℃条件下真空干燥0.5~1h,然后在2~6MPa压强下辊压,
得到三维多孔硅基复合电极前驱体;其中,所述金属M为活性嵌锂
金属;
以及步骤(3):将所述步骤(2)所得的三维多孔硅基复合电极
前驱体在真空或惰性气氛中进行热处理,得到三维多孔硅基复合负极
材料。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述三维多孔集流
体材料的平均孔径为100-200μm,厚度400μm~1000μm。
3.根据权利要求1所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述活性嵌锂金属
选自镁、钙、铝、锗、锡、铅、砷、锑、铋、铂、银、金、锌、镉和
铟中的任意一种或两种以上的组合。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述单质硅、单质
硅与金属M的混合物以粉状的形式存在,并且粒度为微米级、亚微
米级或纳米级。
5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池三维多孔硅基复
合负极材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述单质
硅与金属M的混合物中,单质硅与金属M的质量比为1∶1~9∶1。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述粘结剂为羧甲
基纤维素、聚酰胺-酰亚胺和聚丙烯酸中的一种。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述浆料的固含量
为30%~40%。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述热处理是指将
所述步骤(2)所得的三维多孔硅基复合电极前驱体升温至200℃-850
℃并使其在200℃-850℃的条件下保温2-6小时,使其进行合金化处
理;接着使其降温至100℃-200℃时再保温1-3小时,使其进行退火
处理;保温结束后,停止电加热,使其随炉冷却至室温。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池三维多孔硅基复合负极材
料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述升温过程中的
升温速率为3-15℃/min。
10.锂离子电池三维多孔硅基复合负极材料,其特征在于,采用
权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。

关 键 词:
锂离子电池 三维 多孔 复合 负极 及其 制备 方法
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