一種鋰離子電池的含硅負(fù)極及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，包含：(1)活性材料；(2)增稠劑；(3)粘結(jié)劑，所述活性材料是由碳基粉末和含硅粉末組成的混合物，所述碳基粉末占含硅負(fù)極總量的93wt%～98wt%，所述含硅粉末占含硅負(fù)極總量的0wt%～5wt%，但不包括0%；所述碳基粉末與含硅粉末的平均粒徑D50之比在3.0～96.9的范圍內(nèi)。同時本發(fā)明公開了該含硅負(fù)極的制備方法。本發(fā)明具有容量高、效率高、膨脹小、循環(huán)性能好的特性，并且原料成本低、步驟簡單、可重復(fù)性好，能夠真正實現(xiàn)含硅負(fù)極在鋰離子電池領(lǐng)域的規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說明】一種鋰離子電池的含硅負(fù)極及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池負(fù)極及其制備方法，具體的說，涉及一種鋰離子電池的含硅負(fù)極及其制備方法和使用該硅負(fù)極的鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]自從Sony公司在1991年發(fā)明基于鋰離子電池的移動電話以來，鋰離子電池對整個人類社會的發(fā)展起到了非常重要的作用。如今，基于鋰離子電池的智能手機(jī)、平板電腦、藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表等新型電子產(chǎn)品也不斷地影響著人們的日常生活。鋰離子電池由正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解液、集流體、極耳、外殼等部分所組成。其中主要影響電池容量和能量的部分在于電池的正負(fù)極材料。隨著現(xiàn)在電子產(chǎn)品的不斷更新?lián)Q代，為了達(dá)到更多的工作時間，人們對鋰離子電池的能量密度的要求越來越高。目前階段鋰離子電池中石墨負(fù)極的容量利用率基本上已到達(dá)其上限值(372mAh/g)。如要更大程度的發(fā)揮負(fù)極在全電池中的作用，需要利用更高比容量的負(fù)極材料才能實現(xiàn)。
[0003]硅(Si)作為負(fù)極材料時，由于在相同原子數(shù)時能夠嵌入更多的鋰離子形成硅鋰合金(Si+4.4e_+4.4Li+ — Li44Si)，其理論容量高達(dá)4200mAh/g，超過目前商品化石墨的十倍。同時，硅在地殼中的含量僅次于氧(0)，約占總質(zhì)量的26.4%。因此硅在鋰離子電池負(fù)極材料中具有非常大的應(yīng)用前景。具體可以參考文獻(xiàn):Nature Nanotech., 3 (2008), 31; NanoLett.，11(2011)，2949; Scientific Reports, 3 (2013), 1919 等。
[0004]然而，由于硅材料本身的物理化學(xué)特性，在用于鋰離子電池負(fù)極材料時也存在一些問題:首先，硅的首次充放電效率偏低，通常為60?70% ;其次，硅在充放電時嵌脫更多鋰離子的同時伴隨著更大的體積膨脹和收縮(最高可達(dá)300%)，不斷的體積變化對電池的循環(huán)性能的穩(wěn)定性具有一定影響。以上問題一直限制了純硅材料用在鋰離子電池負(fù)極材料中。
[0005]本發(fā)明所涉及的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極綜合傳統(tǒng)碳基材料與硅基材料各自的優(yōu)點，將碳基粉末與含硅粉末均勻混合后得到的鋰離子電池負(fù)極極片具有容量高、效率高、膨脹小、循環(huán)性能好的特性，能夠真正實現(xiàn)含硅負(fù)極在鋰離子電池領(lǐng)域的規(guī)?；a(chǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種用于鋰離子電池的高容量含硅電極，它具有容量高，效率高和循環(huán)性能好的優(yōu)異特性。
[0007]本發(fā)明的再一個目的是提供一種以低成本和高產(chǎn)率的方式制備用于鋰離子電池負(fù)極材料的制備方法。
[0008]為了能達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，包含:(1)活性材料；(2)增稠劑；(3)粘結(jié)劑，所述活性材料是由碳基粉末和含硅粉末組成的混合物，所述碳基粉末占含娃負(fù)極總量的93wt%?98wt%,所述含娃粉末占含娃負(fù)極總量的0wt%?5wt%，但不包括0% ;所述碳基粉末與含硅粉末的平均粒徑D50之比在3.0?96.9的范圍內(nèi)。
[0009]所述碳基粉末選自天然石墨、人造石墨、表面改性的天然石墨、硬碳、軟碳或者中間相炭微球中的一種或其中幾種的任意組合；所述碳基粉末的平均粒徑D50為8.9?25.2微米。
[0010]所述含硅粉末為多晶硅粉、非晶硅粉、氧化亞硅(SiOx)粉末、硅基合金粉末或硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末中的一種或其中幾種的任意組合；所述含硅粉末的平均粒徑D50為0.26?
8.4微米。
[0011]對于選定納米或者微米級的含硅粉末，其形態(tài)的不同仍然可以得到相同或相似的效果，所以，所述多晶硅粉可以為微米/納米級顆粒狀、線狀，棒狀或片狀，所述非晶硅粉為微米級非晶硅棒，也可以選擇其它微米/納米級粉顆粒狀、棒狀、片狀或空心球狀非晶硅，所述氧化亞硅為微米/納米級顆粒狀、線狀、棒狀或片狀，所述硅基合金粉末形態(tài)為微米/納米級顆粒狀、線狀、棒狀或片狀。
[0012]由于硅與某些特定金屬元素形成合金后還能夠自由的脫嵌鋰離子，所述硅基合金粉末可以為含有不同金屬元素的合金化合物，優(yōu)選為含有一定量錫、鍺、鈦、鎳、鐵、鈷、銅或銦元素的合金化合物。
[0013]所述硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末為碳納米線外包裹多晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米線外包裹非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米線外完整包覆非晶硅管結(jié)構(gòu)、碳納米管外包裹多晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管外包裹非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管外完整包覆非晶硅管結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)生長多晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)生長非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)生長非晶硅線結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)外同時生長多晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)外同時生長非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、碳納米管內(nèi)外同時生長非晶硅管結(jié)構(gòu)、晶體硅顆粒外表面緊貼包覆無定形碳結(jié)構(gòu)、非晶硅顆粒外表面緊貼包覆無定形碳結(jié)構(gòu)、石墨稀表面生長多晶娃顆粒結(jié)構(gòu)、石墨稀表面生長非晶娃顆粒結(jié)構(gòu)、石墨稀包裹多晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、石墨烯包裹非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)、石墨烯包裹氧化亞硅顆粒結(jié)構(gòu)、石墨烯包裹硅基合金顆粒結(jié)構(gòu)、石墨烯包裹多晶硅棒結(jié)構(gòu)、石墨烯包裹非晶硅棒結(jié)構(gòu)或石墨烯包裹非晶硅空心球結(jié)構(gòu)等，由于這些結(jié)構(gòu)具有相似的物理化學(xué)性能，所以選擇這些硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)中的任一種或者其中幾種的任意組合均能實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0014]所述增稠劑選自羧甲基纖維素(CMC)或者羧甲基纖維素鈉(CMCNa)中的一種，占含娃負(fù)極總量的0.6wt%?3wt% ；
[0015]所述粘結(jié)劑選自丁苯橡膠、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAANa)、海藻酸、海藻酸鈉中的一種或任意幾種以任意比例混合而成，占含娃負(fù)極總量的0.6wt%?3wt%。
[0016]同時，本發(fā)明公開了上述鋰離子電池含硅負(fù)極的制備方法，該方法的步驟如下:
[0017](I)將碳基粉末與含硅粉末混合；
[0018](2)加入增稠劑和粘結(jié)劑水分散體，經(jīng)過高速機(jī)械攪拌制備出均勻的流體漿料；
[0019](3)將得到的流體漿料經(jīng)過涂布、烘干、碾壓步驟之后，即為可直接應(yīng)用的鋰離子電池含娃負(fù)極極片。
[0020]其中，所述碳基粉末選自天然石墨、人造石墨、表面改性的天然石墨、硬碳、軟碳或者中間相炭微球中的一種或其中幾種的任意組合；所述碳基粉末占含硅負(fù)極總量的93wt%? 98wt% ;所述含硅粉末選自多晶硅粉、非晶硅粉、氧化亞硅(SiOx)粉末、硅基合金粉末或硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末中的一種或幾種的任意組合；所述含硅粉末占含硅負(fù)極總量的0wt%?5wt% ;所述的增稠劑選自羧甲基纖維素(CMC)或者羧甲基纖維素鈉(CMCNa)中的一種；占含娃負(fù)極總量的0.6wt%?3wt% ;所述粘結(jié)劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAANa)、海藻酸和海藻酸鈉中的一種或任意幾種以任意比例混合而成，占含硅負(fù)極總量的 0.6wt% ?3wt%。
[0021]上述制備過程中，石墨和含硅粉末原料優(yōu)選純度> 98% ;所用到的溶劑為高純度去離子水；羧甲基纖維素/羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、聚丙烯酸、聚丙烯酸鈉、海藻酸、海藻酸鈉均為直接購買得到，要求純度> 98%。此外，所述的增稠劑和粘結(jié)劑的水分散體分子量不限，濃度不限。
[0022]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0023](I)制備得到的含硅負(fù)極材料的可逆比容量高于380mAh/g，首次充放電效率可以控制在90%以上，整體負(fù)極極片的體積膨脹控制在25%以下。
[0024](2)能極大提高成品全電池的能量密度的同時保證其優(yōu)良的循環(huán)性能，體積能量密度大于620Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)；同時0.5C充放電循環(huán)500次仍保持80%以上容量，甚至更高。
[0025](3)該制備方案在高純度去離子水體系中進(jìn)行，原料簡單，未引入多余金屬離子雜質(zhì)，產(chǎn)物純度高；制備方法簡單、成本低、可重復(fù)性好，可以達(dá)到大量制備，產(chǎn)率高于95%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是實施例1制備的含硅負(fù)極材料的掃描電鏡照片。
[0027]圖2是實施例1制備的含硅負(fù)極材料的能譜元素分布譜圖。
[0028]圖3是實施例1制備的含硅負(fù)極材料的截面掃描電鏡照片。
[0029]圖4是實施例1制備的含硅負(fù)極材料的截面能譜元素分布譜圖。
[0030]圖5是實施例1制備的含硅負(fù)極半電池在前十個循環(huán)的可逆充放電比容量和充放電效率數(shù)據(jù)。
[0031]圖6是鋰離子全電池結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖7是實施例1制備的含硅負(fù)極全電池的循環(huán)性能圖。
[0033]圖8是實施例3制備的含硅負(fù)極半電池在前十個循環(huán)的可逆充放電比容量和充放電效率數(shù)據(jù)。
[0034]圖9是實施例3制備的含硅負(fù)極全電池的循環(huán)性能圖。
[0035]圖10是實施例11制備的含硅負(fù)極半電池在前十個循環(huán)的可逆充放電比容量和充放電效率數(shù)據(jù)。
[0036]圖11是實施例13制備的含硅負(fù)極半電池在前十個循環(huán)的可逆充放電比容量和充放電效率數(shù)據(jù)。
[0037]圖12是實施例15制備的含硅負(fù)極半電池在前十個循環(huán)的可逆充放電比容量和充放電效率數(shù)據(jù)。
【具體實施方式】
[0038]下面將通過具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的具體描述，但不能理解為是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。[0039]實施例1:
[0040]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0041]掃描電鏡測試:將上述制得的極片再次80°C抽真空烘烤后，將樣品粘于鋁基樣品臺上進(jìn)行掃描電鏡測試，得到圖1:含硅負(fù)極材料的掃描電鏡照片、圖2:含硅負(fù)極材料的能譜元素分布譜圖、圖3:含硅負(fù)極材料的截面掃描電鏡照片、圖4含硅負(fù)極材料的截面能譜元素分布譜圖。從圖1可以看出含硅負(fù)極極片外觀平整；從圖2可以明顯看出硅元素在整體極片中分散均勻。從圖3可以看出含硅負(fù)極極片的整體厚度在碾壓后保持在70?80微米之間；從圖4可以看出硅元素在截面方向上的分布也非常均勻，并沒有在烘干過程中整體向上部移動。
[0042]電學(xué)性能測試:將上述制得的極片與隔膜、鋰片、不銹鋼墊片依次疊放并滴加200微升電解液后封口制成2016式鋰離子半電池。在武漢市藍(lán)電電子股份有限公司的小(微)電流量程設(shè)備CT2001A(5V，50mA)上測試容量及放電效率，結(jié)果如圖5所示，從中可以看出，含硅負(fù)極的半電池的首次可逆充放電比容量超過426mAh/g，首次充放電效率92.5%。
[0043]以下實施例均采用和實施例1相同的方法將所得含硅負(fù)極片制成2016式半電池，且在相同設(shè)備上測試半電池的首次可逆充放電比容量及首次充放電效率。
[0044]全電池循環(huán)性能測試:將所得到的的含硅負(fù)極極片經(jīng)過分切、真空烘烤、與配對的鈷酸鋰正極片和隔膜一起進(jìn)行卷繞并裝進(jìn)相應(yīng)大小的鋁塑殼中后，注入一定量電解液并封口，即可得到一個完整的含硅負(fù)極鋰離子全電池，圖6為卷繞后所得到的全電池的示意圖。測試該全電池在0.5C充放電速率下循環(huán)500次的容量保持率數(shù)據(jù)，結(jié)果如圖7所示。從中可以看出，此電池在500次充放電循環(huán)后的容量保持率仍保持在82.1%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。需要說明的是，此全電池的體積能量密度達(dá)到680Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0045]以下實施例均采用和實施例1相同的方法將所得含硅負(fù)極片制成全電池，且在相同設(shè)備上測試該全電池的首次可逆充放電比容量及首次充放電效率。
[0046]實施例2:
[0047]稱取37.2g人造石墨(平均粒徑D50=22.6 μ m)和2.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0048]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為465mAh/g，首次充放電效率為90.1%。
[0049]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.6%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到680Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0050]實施例3:
[0051]稱取39.2g表面改性的天然石墨(平均粒徑D50=24.4 μ m)和0.2g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?
1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0052]電學(xué)性能測試結(jié)果:如圖8所示的按照實施例3得到的含硅負(fù)極材料在半電池中的容量發(fā)揮和對應(yīng)的充放電效率，可以看出，含硅負(fù)極的半電池首次可逆充放電比容量超過382mAh/g，首次充放電效率94.3%。
[0053]全電池循環(huán)性能測試:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持在87.5%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到620Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0054]實施例4:
[0055]稱取35g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m), 3.2g硬碳(平均粒徑D50=8.9 μ m)和1.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使三種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0056]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為448mAh/g，首次充放電效率為
90.3%。
[0057]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為81.0%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到650Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0058]實施例5:
[0059]稱取32g天然石墨(平均粒徑D50=25.2μπι)，6.2g軟碳(平均粒徑D50=12.0 μ m)和1.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使三種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0060]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為410mAh/g，首次充放電效率為
90.7%。
[0061]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為81.8%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到620Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0062]實施例6:
[0063]稱取32g人造石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m), 6.2g中間相碳微球(平均粒徑D50=18.2 μ m)和1.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使三種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0064]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為405mAh/g，首次充放電效率為
91.2%。
[0065]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為84.4%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到620Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0066]實施例7:
[0067]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃微米線(平均粒徑D50=3.6 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0068]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為418mAh/g，首次充放電效率為93.1%。
[0069]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為82.3%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到680Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0070]實施例8:
[0071]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2ym)和1.0g非晶硅棒(平均粒徑D50=l.5 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0072]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為423mAh/g，首次充放電效率為92.7%。
[0073]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為82.5%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到680Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0074]實施例9:
[0075]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g氧化亞娃微米顆粒(平均粒徑D50=5.9 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0076]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為406mAh/g，首次充放電效率為
91.3%。
[0077]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為83.6%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到620Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0078]實施例10:
[0079]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g娃鎳合金(平均粒徑D50=2.7 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0080]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量408mAh/g，首次充放電效率為92.6%。
[0081]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.9%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到630Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。[0082]實施例11:
[0083]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2μπι)和1.0g石墨烯包裹非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)的粉末(平均粒徑D50=8.4ym)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到
1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0084]電學(xué)性能測試結(jié)果:圖10給出了按照實施例11得到的含硅負(fù)極材料在半電池中的容量發(fā)揮和對應(yīng)的充放電效率。可以看出，含硅負(fù)極的半電池首次可逆充放電比容量超過411mAh/g，首次充放電效率93.0%。
[0085]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為83.2%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到635Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0086]實施例12:
[0087]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素鈉水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.8g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0088]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為421mAh/g，首次充放電效率為
92.9%。
[0089]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為81.5%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到670Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0090]實施例13:
[0091]稱取38.52g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m) ,0.5g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)和0.5g非晶硅棒(平均粒徑D50=l.5 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使三種粉末混合均勻；加入40g濃度為0.6%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入
0.48g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0092]電學(xué)性能測試結(jié)果:圖11給出了按照實施例13得到的含硅負(fù)極材料在半電池中的容量發(fā)揮和對應(yīng)的充放電效率?？梢钥闯?，含硅負(fù)極的半電池首次可逆充放電比容量超過419mAh/g，首次充放電效率93.2%。
[0093]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.3%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到680Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0094]實施例14:
[0095]稱取37.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m) ,0.2g氧化亞娃微米顆粒(平均粒徑D50=5.9 μ m)和0.2g石墨烯包裹非晶娃顆粒結(jié)構(gòu)的粉末(平均粒徑D50=8.4 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使三種粉末混合均勻；加入60g濃度為2.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入2.4g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°c烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0096]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為392mAh/g，首次充放電效率為
93.7%。
[0097]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為82.2%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到645Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0098]實施例15:
[0099]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.4g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體和2.0g濃度為10%的聚丙烯酸水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0100]電學(xué)性能測試結(jié)果:圖12給出了按照實施例15得到的含硅負(fù)極材料在半電池中的容量發(fā)揮和對應(yīng)的充放電效率?？梢钥闯?，含硅負(fù)極的半電池首次可逆充放電比容量超過416mAh/g，首次充放電效率92.0%。
[0101]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為81.1%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到640Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0102]實施例16:
[0103]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入4.0g濃度為10%的聚丙烯酸水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°c烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0104]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為414mAh/g，首次充放電效率為
91.6%。
[0105]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.1%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到635Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0106]實施例17:
[0107]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.4g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體和2.0g濃度為10%的聚丙烯酸鈉水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0108]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為415mAh/g，首次充放電效率為
92.2%。
[0109]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為81.0%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到640Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0110]實施例18:
[0111]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入4.0g濃度為10%的聚丙烯酸鈉水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0112]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為412mAh/g，首次充放電效率為
91.7%。
[0113]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.7%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到635Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0114]實施例19:
[0115]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.4g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體和4.0g濃度為5%的海藻酸水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0116]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為418mAh/g，首次充放電效率為
92.1%。
[0117]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.9%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到640Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0118]實施例20:
[0119]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入8.0g濃度為5%的海藻酸水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0120]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為414mAh/g，首次充放電效率為
91.9%。
[0121]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.2%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到630Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0122]實施例21:
[0123]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶娃納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入0.4g濃度為50%的丁苯橡膠水分散體和4.0g濃度為5%的海藻酸鈉水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60?1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0124]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為416mAh/g，首次充放電效率為
92.0%。
[0125]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.8%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到640Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0126]實施例22:
[0127]稱取38.2g天然石墨(平均粒徑D50=25.2 μ m)和1.0g多晶硅納米顆粒(平均粒徑D50=0.26 μ m)加入一定量的燒杯中，緩慢機(jī)械攪拌10分鐘，使兩種粉末混合均勻；加入40g濃度為1.0%的羧甲基纖維素水分散體，用玻璃棒將粉末顆粒表面完全潤濕后開啟高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)；30分鐘后加入8.0g濃度為5%的海藻酸鈉水分散體，繼續(xù)高速機(jī)械攪拌(>1000轉(zhuǎn)/分鐘)，10分鐘后停止，得到灰黑色粘稠漿料。將此灰黑色粘稠漿料涂布后80°C烘干，用對輥機(jī)進(jìn)行碾壓，使整體極片的壓實密度達(dá)到1.60~1.75g/cm3,即得到最終可用的極片。
[0128]電學(xué)性能測試結(jié)果:首次可逆充放電比容量為410mAh/g，首次充放電效率為
92.1%。
[0129]全電池循環(huán)性能測試結(jié)果:在0.5C充放電速率下循環(huán)500次后的容量保持率仍保持為80.5%，大于鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里500次循環(huán)容量保持在80%以上的一般標(biāo)準(zhǔn)。此全電池的體積能量密度達(dá)到630Wh/L，遠(yuǎn)大于目前高端鋰離子手機(jī)電池行業(yè)里560Wh/L的一般標(biāo)準(zhǔn)。
[0130]將上述所有實施例的實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，如表1所示。該制備方案在高純度去離子水體系中進(jìn)行，原料簡單，未引入多余金屬離子雜質(zhì)，產(chǎn)物純度高；制備方法簡單、成本低、可重復(fù)性好，可以達(dá)到大量制備，產(chǎn)率高于95%。
[0131]表1
[0132]
【權(quán)利要求】
1.一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，包含:(1)活性材料；(2)增稠劑；(3)粘結(jié)劑，其特征在于，所述活性材料是由碳基粉末和含硅粉末組成的混合物，所述碳基粉末占含硅負(fù)極總量的93wt%?98wt%,所述含娃粉末占含娃負(fù)極總量的Owt%?5wt%,但不包括0% ;所述碳基粉末與含硅粉末的平均粒徑D50之比在3.0?96.9的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述碳基粉末選自天然石墨、人造石墨、表面改性的天然石墨、硬碳、軟碳或者中間相炭微球中的一種或其中幾種的任意組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述碳基粉末的平均粒徑D50為8.9?25.2微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述含硅粉末選自多晶硅粉、非晶硅粉、氧化亞硅(SiOx)粉末、硅基合金粉末或硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末中的一種或幾種的任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述含硅粉末的平均粒徑D50為0.26?8.4微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述多晶硅粉為微米/納米級顆粒狀或者線狀；所述非晶硅粉為微米級棒狀；所述氧化亞硅為微米級顆粒狀；所述硅基合金粉末為微米級硅鎳合金；所述硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末為石墨烯包裹非晶硅顆粒結(jié)構(gòu)粉末。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述的增稠劑選自羧甲基纖維素(CMC)或者羧甲基纖維素鈉(CMCNa)中的一種，占含硅負(fù)極總量的0.6wt% ?3wt%0
8.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的一種鋰離子電池的含硅負(fù)極，其特征在于，所述的粘結(jié)劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAANa)、海藻酸、海藻酸鈉中的一種或任意幾種以任意比例混合而成，占含娃負(fù)極總量的0.6wt%?3wt%。
9.權(quán)利要求1至8中任一項所述的鋰離子電池含硅負(fù)極的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下: (1)將碳基粉末與含娃粉末混合； (2)加入增稠劑和粘結(jié)劑水分散體，經(jīng)過高速機(jī)械攪拌制備出均勻的流體漿料； (3)將得到的流體漿料經(jīng)過涂布、烘干、碾壓步驟之后，即為可直接應(yīng)用的鋰離子電池含硅負(fù)極極片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鋰離子電池含硅負(fù)極的制備方法，其特征在于，所述碳基粉末選自天然石墨、人造石墨、表面改性的天然石墨、硬碳、軟碳或者中間相炭微球中的一種或其中幾種的任意組合，所述碳基粉末占含娃負(fù)極總量的93wt%?98wt% ;所述含娃粉末選自多晶硅粉、非晶硅粉、氧化亞硅(SiOx)粉末、硅基合金粉末或硅碳復(fù)合結(jié)構(gòu)粉末中的一種或幾種的任意組合，所述含娃粉末占含娃負(fù)極總量的0wt%?5wt%,但不包括0% ;所述的增稠劑選自羧甲基纖維素(CMC)或者羧甲基纖維素鈉(CMCNa)中的一種，占含硅負(fù)極總量的0.6wt%?3wt% ;所述的粘結(jié)劑為丁苯橡膠、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸鈉(PAANa)、海藻酸和海藻酸鈉中的一種或任意幾種以任意比例混合而成，占含硅負(fù)極總量的0.6wt%?3wt%0
【文檔編號】H01M4/1395GK103779536SQ201310739041
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】王岑, 徐子福, 韓松, 潘麗群, 汪芳, 劉祖琴, 周薩, 趙陽雨 申請人:南京安普瑞斯有限公司