本發(fā)明涉及電池，具體而言，涉及一種摻硅負(fù)極片及其制備方法和電池。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著電動(dòng)汽車和便攜式電子產(chǎn)品性能的不斷提升，迫切需求一種高能量密度的鋰離子電池。當(dāng)前提高電池能量密度的有效手段是將容量更高的硅基材料與石墨負(fù)極搭配使用，然而硅基材料電導(dǎo)率低及膨脹大，使摻硅負(fù)極循環(huán)壽命及功率性能大幅衰減，因此有必要采取有效手段限制硅基材料缺陷對(duì)電池性能的惡化。

2、已公開的專利技術(shù)cn116230867a，其在負(fù)極設(shè)置雙層涂布，下層主材以siox為主，上層以石墨材料為主，使siox更多的分布在里層，利用表層石墨可以有效地抑制siox的體積膨脹。然而僅僅依靠上層石墨無法完全抑制siox膨脹，且隨著膨脹程度加深，上下層界面接觸會(huì)大幅惡化，離子和電子傳輸效率衰減，會(huì)嚴(yán)重影響電芯性能。

3、因此，有必要采取有效手段改善上下層界面穩(wěn)定性并降低上下層界面阻抗，以提高硅基負(fù)極使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提供一種摻硅負(fù)極片及其制備方法和電池，可以改善上下層界面穩(wěn)定性并降低上下層界面阻抗，提高硅基負(fù)極使用壽命。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種摻硅負(fù)極片，所述摻硅負(fù)極片包括：

4、集流體；

5、第一負(fù)極涂層，設(shè)置于所述集流體沿厚度方向的至少一側(cè)表面，所述第一負(fù)極涂層包括第一聚合單元和硅基活性材料；

6、第二負(fù)極涂層，設(shè)置于所述第一負(fù)極涂層的遠(yuǎn)離所述集流體的表面，所述第二負(fù)極涂層包括第二聚合單元；及

7、第三負(fù)極涂層，設(shè)置于所述第二負(fù)極涂層的遠(yuǎn)離所述第一負(fù)極涂層的表面，所述第三負(fù)極涂層包括第三聚合單元和碳基活性材料；

8、其中，所述第一聚合單元包含鹵素，所述第二聚合單元的支鏈數(shù)量大于或等于所述第一聚合單元或所述第三聚合單元的支鏈數(shù)量，所述第三聚合單元的主鏈長(zhǎng)度大于所述第一聚合單元或所述第二聚合單元的主鏈長(zhǎng)度。

9、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一聚合單元包括衍生自含鹵素丙烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)，所述鹵素選自氟、氯或溴中的至少一種。

10、在其中的一些實(shí)施方式中，所述含鹵素丙烯酸酯類單體的碳原子數(shù)量為2-10個(gè)。

11、在其中的一些實(shí)施方式中，所述含鹵素丙烯酸酯類單體包括甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸五氟丙酯或甲基丙烯酸六氟丁酯中的至少一種。

12、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二聚合單元包括衍生自多支鏈丙烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)，所述支鏈數(shù)量為3-8個(gè)。

13、在其中的一些實(shí)施方式中，所述多支鏈丙烯酸酯類單體的碳原子數(shù)量為8-30個(gè)。

14、在其中的一些實(shí)施方式中，所述多支鏈丙烯酸酯類單體包括季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯或二季戊四醇六丙烯酸酯中的至少一種。

15、在其中的一些實(shí)施方式中，第三聚合單元包括衍生自長(zhǎng)鏈烯酸酯類單體的結(jié)構(gòu)，所述主鏈碳原子的數(shù)量≥50個(gè)。

16、在其中的一些實(shí)施方式中，所述長(zhǎng)鏈烯酸酯類單體的碳原子數(shù)量≥60個(gè)。

17、在其中的一些實(shí)施方式中，所述長(zhǎng)鏈烯酸酯類單體包括聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯或聚乙二醇甲基丙烯酸酯中的至少一種。

18、在其中的一些實(shí)施方式中，所述硅基活性材料包括硅氧復(fù)合材料、硅碳復(fù)合材料或純硅中的至少的一種。

19、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一負(fù)極涂層還包括第一導(dǎo)電劑和第一粘結(jié)劑。

20、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電碳纖維、碳納米管或石墨烯中的至少一種。

21、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、海藻酸鈉或聚丙烯酸中的至少一種。

22、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一聚合單元、硅基活性材料、第一導(dǎo)電劑和第一粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.2-0.5)：(90-95)：(1-5)：(3-6)。

23、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一負(fù)極涂層的面密度為30-50g/m2。

24、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一負(fù)極涂層的厚度為20-33μm。

25、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極涂層還包括復(fù)配導(dǎo)電劑。

26、在其中的一些實(shí)施方式中，所述復(fù)配導(dǎo)電劑包括一維導(dǎo)電劑和二維導(dǎo)電劑，所述一維導(dǎo)電劑和二維導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(1-1.5)：1。

27、在其中的一些實(shí)施方式中，所述一維導(dǎo)電劑包括碳纖維或碳納米管中的至少一種。

28、在其中的一些實(shí)施方式中，所述二維導(dǎo)電劑包括石墨烯或mxene中的至少一種。

29、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二聚合單元和復(fù)配導(dǎo)電劑的質(zhì)量比為(80-90)：(10-20)。

30、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極涂層的面密度為5-10g/m2。

31、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極涂層的厚度為3-7μm。

32、在其中的一些實(shí)施方式中，所述碳基活性材料包括天然石墨或人造石墨中的至少一種。

33、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第三負(fù)極涂層還包括第二導(dǎo)電劑和第二粘結(jié)劑。

34、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二導(dǎo)電劑包括導(dǎo)電石墨、導(dǎo)電炭黑、導(dǎo)電碳纖維、碳納米管或石墨烯中的至少一種。

35、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二粘結(jié)劑包括聚偏氟乙烯、羧甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、海藻酸鈉或聚丙烯酸中的至少一種。

36、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第三聚合單元、碳基活性材料、第二導(dǎo)電劑和第二粘結(jié)劑的質(zhì)量比為(0.2-0.5)：(94-97)：(1-4)：(2-4)。

37、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第三負(fù)極涂層的面密度為40-80g/m2。

38、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第三負(fù)極涂層的厚度為27-53μm。

39、在其中的一些實(shí)施方式中，所述集流體包括銅箔、泡沫銅，泡沫鎳，鎳網(wǎng)或復(fù)合銅箔中的至少一種。

40、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種摻硅負(fù)極片的制備方法，包括以下步驟：

41、在集流體的至少一側(cè)表面涂覆第一負(fù)極漿料，得到第一負(fù)極涂層；

42、在所述第一負(fù)極涂層的表面涂覆第二負(fù)極漿料，得到第二負(fù)極涂層；

43、在所述第二負(fù)極涂層的表面涂覆第三負(fù)極漿料，得到第三負(fù)極涂層；

44、對(duì)涂覆第一負(fù)極涂層、第二負(fù)極涂層、第三負(fù)極涂層的集流體進(jìn)行輥壓、浸泡、干燥；

45、其中，所述第一負(fù)極漿料包括含鹵素丙烯酸酯類聚合單體和硅基活性材料；

46、所述第二負(fù)極漿料包括多支鏈丙烯酸酯類聚合單體；

47、所述第三負(fù)極漿料包括長(zhǎng)鏈烯酸酯類聚合單體和碳基活性材料。

48、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極漿料還包括復(fù)配導(dǎo)電劑和引發(fā)劑。

49、在其中的一些實(shí)施方式中，所述引發(fā)劑包括偶氮二異丁腈、偶氮二異庚腈或過氧化二苯甲酰中的至少一種。

50、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極漿料中，多支鏈烯酸酯類聚合單體、復(fù)配導(dǎo)電劑和引發(fā)劑的質(zhì)量比為(80-90)：(10-20)：(0.1-0.2)。

51、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一負(fù)極漿料的制備包括：將硅基活性材料、第一導(dǎo)電劑、第一粘結(jié)劑和含鹵素烯酸酯類聚合單體于溶劑中混合均勻，得到第一負(fù)極漿料。

52、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第二負(fù)極漿料的制備包括：將引發(fā)劑、復(fù)配導(dǎo)電劑和多支鏈烯酸酯類聚合單體于溶劑中混合均勻，得到第二負(fù)極漿料。

53、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第三負(fù)極漿料的制備包括：將碳基活性材料、第二導(dǎo)電劑、第二粘結(jié)劑和長(zhǎng)鏈烯酸酯類聚合單體于溶劑中混合均勻，得到第三負(fù)極漿料。

54、在其中的一些實(shí)施方式中，所述輥壓的壓實(shí)密度為1.3-1.6g/cm3。

55、在其中的一些實(shí)施方式中，所述浸泡的步驟包括：將輥壓后的極片浸泡在溶劑中，在55-65℃浸泡2-3h。

56、在其中的一些實(shí)施方式中，所述溶劑包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸乙烯酯中的至少一種。

57、在其中的一些實(shí)施方式中，將所述第一負(fù)極漿料涂布在所述集流體的表面上，干燥后，在所述集流體的表面上形成第一負(fù)極涂層；將所述第二負(fù)極漿料涂布在所述第一負(fù)極涂層上，干燥后，在所述第一負(fù)極涂層的表面上形成第二負(fù)極涂層；將所述第三負(fù)極漿料涂布在所述第二負(fù)極涂層上，干燥；對(duì)所述涂覆第一負(fù)極涂層、第二負(fù)極涂層、第三負(fù)極涂層的集流體進(jìn)行輥壓、浸泡、干燥后，得到摻硅負(fù)極片。

58、根據(jù)本技術(shù)的又一個(gè)方面，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種電池，包括負(fù)極片，所述負(fù)極片為前述的摻硅負(fù)極片或根據(jù)前述的制備方法制備得到的摻硅負(fù)極片。

59、實(shí)施本發(fā)明的技術(shù)方案，至少具有以下有益效果：

60、在本技術(shù)的摻硅負(fù)極片中，通過在第一負(fù)極涂層設(shè)置第一聚合單元，在第二負(fù)極涂層設(shè)置第二聚合單元，在第三負(fù)極涂層設(shè)置第三聚合單元；并進(jìn)一步限定，第一聚合單元包含鹵素，第二聚合單元的支鏈數(shù)量大于或等于第一聚合單元或第三聚合單元的支鏈數(shù)量，第三聚合單元的主鏈長(zhǎng)度大于第一聚合單元或第二聚合單元的主鏈長(zhǎng)度。這樣，利用三種聚合單元組成的聚合物可以提高顆粒間(硅基活性材料之間或碳基活性材料之間)及層間(第一負(fù)極涂層與第二負(fù)極涂層之間或第二負(fù)極涂層與第三負(fù)極涂層之間)粘結(jié)效果，進(jìn)而提高摻硅負(fù)極片循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，還可以提高循環(huán)過程中的離子傳輸效率；同時(shí)，還可以提高摻硅負(fù)極片的快充能力與使用壽命。

61、本技術(shù)的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。