本發(fā)明涉及負極材料，尤其涉及一種硅氧負極漿料及其制備方法。

背景技術：

1、隨著便攜式電子設備和電動汽車市場的蓬勃發(fā)展，對高能量密度電池的需求日益迫切。硅氧材料因其擁有較高的理論容量，被視為極具潛力的負極材料。然而，硅氧負極材料在實際應用中面臨諸多挑戰(zhàn)。尤其在充放電過程中，其體積會發(fā)生顯著膨脹，導致材料易于粉化，進而使得電池性能迅速衰減。更為關鍵的是，由于預鋰化可以大幅提高硅氧負極材料的首次庫倫效率，一般可以用硅氧負極材料來指代或包含預鋰化硅氧負極材料，在制作負極漿料的過程中，硅氧負極材料表面殘留的鋰源會溶解在漿料中，并且與漿料中的粘結劑cmc、納米硅、水等物質會發(fā)生反應，持續(xù)釋放氣體，導致在負極漿料消泡階段無法完全消除氣泡，涂布后負極片放置過程中持續(xù)產(chǎn)氣造成涂層出現(xiàn)裂紋、氣孔等不良，甚至組裝成電池后仍有少量氣體產(chǎn)生，會帶來安全隱患，嚴重制約了其在高能量密度電池中的應用。傳統(tǒng)粘結劑cmc在應對硅氧負極材料的這些挑戰(zhàn)時顯得力不從心，難以滿足市場對高性能電池日益增長的需求。

技術實現(xiàn)思路

1、基于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種硅氧負極漿料及其制備方法，本發(fā)明通過在合漿過程中加入弱酸，并加入適宜種類的粘結劑，可以原位解決預鋰化硅氧活性物質合漿容易產(chǎn)氣的問題，并且可以使得負極漿料具有合適的流變性能和穩(wěn)定性，方便后期的涂覆工藝，緩解安全隱患。

2、本發(fā)明提出了一種硅氧負極漿料，其原料按重量份包括：活性物質91.5-92.5份、粘結劑3.5-5.5份、導電劑1.0-2.5份、弱酸0.5-1.0份、水100-105份；

3、其中，活性物質的原料按重量份包括：石墨72-74.5份、硅氧活性物質18-20.5份。

4、優(yōu)選地，粘結劑為物質a和丁苯橡膠的混合物，其中，物質a為聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽中的一種或多種。

5、上述聚丙烯酸鹽可以為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鋰、聚丙烯酸鉀等。

6、上述聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽分別為聚丙烯酸乳液、聚丙烯酸鹽乳液，其固含量為7-10wt％。

7、上述丁苯橡膠為固含量為35-45wt％的丁苯橡膠乳液。

8、優(yōu)選地，物質a和丁苯橡膠的重量比為3-4:1。

9、優(yōu)選地，弱酸為硼酸、磷酸、偏鋁酸、醋酸、丙酸、丙烯酸中的一種或多種。

10、本發(fā)明選用聚丙烯酸或其鹽和丁苯橡膠以適宜比例相互配合，可以使得負極漿料具有良好的流變性和粘性，并且和適宜種類的弱酸相互配合，可以避免合漿時產(chǎn)生氣體的問題，使得負極漿料具有良好的穩(wěn)定性，方便后期的涂覆工藝，并且提高電池的安全性。

11、優(yōu)選地，導電劑為導電炭黑sp、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的一種或多種。

12、上述單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯是指各自對應的水系漿料，水系漿料的固含量可以為0.4-4wt％。

13、優(yōu)選地，硅氧活性物質為siox，其中，0＜x≤2。

14、優(yōu)選地，硅氧活性物質為sio2、sio1.3、sio1.0、sio0.85、sio0.4中的一種或多種。

15、優(yōu)選地，硅氧活性物質為預鋰化硅氧活性物質。

16、優(yōu)選地，硅氧負極漿料的粘度為2000-4000mpa·s。

17、上述硅氧負極漿料的固含量為37-40wt％。

18、本發(fā)明還提出了上述硅氧負極漿料的制備方法，包括如下步驟：將石墨、硅氧活性物質、部分導電劑一次混勻，加入部分粘結劑、弱酸、部分水二次混勻，然后加入剩余導電劑三次混勻，加入部分水四次混勻，勻漿，再加入剩余水五次混勻，最后加入剩余粘結劑六次混勻，得到硅氧負極漿料。

19、優(yōu)選地，二次混勻后，固含量為55-63wt％。

20、上述三次混勻后的固含量可以為48-53wt％。

21、優(yōu)選地，四次混勻后，固含量為40-45wt％。

22、優(yōu)選地，采用雙行星攪拌設備進行混勻。

23、優(yōu)選地，一次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為0rpm，混勻時間為80-100min。

24、優(yōu)選地，二次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為1500-2000rpm，混勻時間為80-100min。

25、優(yōu)選地，三次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為80-100min。

26、優(yōu)選地，四次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為160-200min。

27、優(yōu)選地，勻漿時，公轉轉速為20-25rpm，自轉轉速為0rpm，混勻時間為90-120min。

28、優(yōu)選地，五次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為20-100min。

29、優(yōu)選地，六次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為3000-3500rpm，混勻時間為30-40min。

30、優(yōu)選地，三次至六次混勻時，在真空環(huán)境中進行，混勻溫度為10-45℃。

31、本發(fā)明選用合適的合漿工藝可以進一步降低負極漿料的產(chǎn)氣問題，并提高負極漿料的穩(wěn)定性。

32、上述三次至六次混勻時，可以用循環(huán)冷卻水系統(tǒng)調節(jié)混勻溫度。

33、上述水均為去離子水。

34、本發(fā)明通過在合漿過程中加入弱酸，并加入適宜種類的粘結劑，使得漿料不含傳統(tǒng)粘結劑羧甲基纖維素cmc，弱酸和粘結劑相互配合可以原位解決預鋰化硅氧活性物質合漿容易產(chǎn)氣的問題，并且可以使得負極漿料具有合適的流變性能和穩(wěn)定性，方便后期的涂覆工藝，并能緩解安全隱患。

技術特征：

1.一種硅氧負極漿料，其特征在于，其原料按重量份包括：活性物質91.5-92.5份、粘結劑3.5-5.5份、導電劑1.0-2.5份、弱酸0.5-1.0份、水100-105份；

2.根據(jù)權利要求1所述硅氧負極漿料，其特征在于，粘結劑為物質a和丁苯橡膠的混合物，其中，物質a為聚丙烯酸、聚丙烯酸鹽中的一種或多種；優(yōu)選地，物質a和丁苯橡膠的重量比為3-4:1；優(yōu)選地，弱酸為硼酸、磷酸、偏鋁酸、醋酸、丙酸、丙烯酸中的一種或多種；優(yōu)選地，導電劑為導電炭黑sp、單壁碳納米管、多壁碳納米管、石墨烯中的一種或多種。

3.根據(jù)權利要求1或2所述硅氧負極漿料，其特征在于，硅氧活性物質為siox，其中，0＜x≤2；優(yōu)選地，硅氧活性物質為sio2、sio1.3、sio1.0、sio0.85、sio0.4中的一種或多種。

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述硅氧負極漿料，其特征在于，硅氧活性物質為預鋰化硅氧活性物質。

5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述硅氧負極漿料，其特征在于，硅氧負極漿料的粘度為2000-4000mpa·s。

6.一種如權利要求1-5任一項所述硅氧負極漿料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將石墨、硅氧活性物質、部分導電劑一次混勻，加入部分粘結劑、弱酸、部分水二次混勻，然后加入剩余導電劑三次混勻，加入部分水四次混勻，勻漿，再加入剩余水五次混勻，最后加入剩余粘結劑六次混勻，得到硅氧負極漿料。

7.根據(jù)權利要求6所述硅氧負極漿料的制備方法，其特征在于，二次混勻后，固含量為55-63wt％；優(yōu)選地，四次混勻后，固含量為40-45wt％。

8.根據(jù)權利要求6或7所述硅氧負極漿料的制備方法，其特征在于，采用雙行星攪拌設備進行混勻。

9.根據(jù)權利要求8所述硅氧負極漿料的制備方法，其特征在于，一次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為0rpm，混勻時間為80-100min；優(yōu)選地，二次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為1500-2000rpm，混勻時間為80-100min；優(yōu)選地，三次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為80-100min；優(yōu)選地，四次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為160-200min；優(yōu)選地，勻漿時，公轉轉速為20-25rpm，自轉轉速為0rpm，混勻時間為90-120min；優(yōu)選地，五次混勻時，公轉轉速為80-90rpm，自轉轉速為4000-4500rpm，混勻時間為20-100min；優(yōu)選地，六次混勻時，公轉轉速為40-50rpm，自轉轉速為3000-3500rpm，混勻時間為30-40min。

10.根據(jù)權利要求6-9任一項所述硅氧負極漿料的制備方法，其特征在于，三次至六次混勻時，在真空環(huán)境中進行，混勻溫度為10-45℃。

技術總結
本發(fā)明公開了一種硅氧負極漿料，其原料按重量份包括：活性物質91.5?92.5份、粘結劑3.5?5.5份、導電劑1.0?2.5份、弱酸0.5?1.0份、水100?105份；其中，活性物質的原料按重量份包括：石墨72?74.5份、硅氧活性物質18?20.5份。本發(fā)明還公開了上述硅氧負極漿料的制備方法，包括如下步驟：將石墨、硅氧活性物質、部分導電劑一次混勻，加入部分粘結劑、弱酸、部分水二次混勻，然后加入剩余導電劑三次混勻，加入部分水四次混勻，勻漿，再加入剩余水五次混勻，最后加入剩余粘結劑六次混勻，得到硅氧負極漿料。本發(fā)明可以解決預鋰化硅氧活性物質合漿容易產(chǎn)氣的問題。

技術研發(fā)人員：韓云龍,于占江
受保護的技術使用者：合肥國軒新材料科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19