CN106560943A - 硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents

硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池。本发明硅碳负电极包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层，且所述第一活性层涂设在所述集流体表面上，所述第二活性层涂设在所述第一活性层外表面上。本发明硅碳负电极结构稳定性稳定，电化学性能好，其制备方法工艺条件可控，制备的硅碳负电极性能稳定。本发明锂离子电池含有硅碳负电极，其循环性能稳定，使用寿命长，且安全性能高。

Description

硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种硅碳负电极及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池以其高电压、高能量密度和长循环寿命等优异性能而被广泛应用于手机和笔记本电池、动力电池及储能电池等。其中手机和笔记本电池已完全被锂离子电池占据，其他种类的电池根本无法达到这些便携式智能设备的严苛要求。随着锂离子电池技术发展，其在动力电池储能电池中所占的比例也越来越大，从目前的发展趋势而言，锂离子电池正处于一个飞速发展阶段，应用前景广阔。
随着智能手机和笔记本电脑的轻薄化、多功能化和屏幕的加大，现有的锂离子电池同样难以满足消费类电子产品对电池日益苛刻的要求，迫切需要新型技术来有效提高锂离子电池的比能量。锂离子电池通常包括负极、隔膜、电解液、正极等四大关键材料及其他辅助材料。而四大关键材料中，负极和正极是其核心材料，负极和正极材料的比容量和嵌脱锂电压决定了锂离子电池的比能量。目前锂离子电池常用的正极材料有钴酸锂、锰酸锂、三元及磷酸铁锂，比容量在100～200mAh/g之间；常用的负极材料为碳类负极材料，比容量在250～360mAh/g之间。
由于提高负极材料的比容量是提高电池比能量的有效途径之一。目前用于锂离子电池负极材料的有石墨类、硅基、锡基、纳米碳材料及金属氧化物等。其中，硅基负极材料由于具有最高的质量比容量和较低的电压平台而成为研究热点，然而，硅基负极材料在嵌脱锂过程中伴随着严重的体积膨胀，导致电活性物质的粉化脱落和固体电解质膜的不断形成，直接导致比容量快速衰减且充放电效率低，循环寿命短等等问题，使得高克容量的硅碳复合负极材料在锂离子电池上的应用受到严重地限制。虽然目前出现采用硅碳复合负极材料，如碳包覆硅的复合负极材料来克服硅在嵌脱锂过程中的体积膨胀缺陷，但是效果有限，依然在充放电的过程中，该复合材料依然会发生体积膨胀，从而依然出现硅碳复合活性物质的粉化脱落和固体电解质膜的形成，依然直接导致容量衰减快、循环寿命短等问题。虽然在硅碳复合负电极中添加有粘结剂，但是常规的粘结剂体系粘结强度有限，在硅碳循环的过程中，会出现负极活性物质间的剥离，从而失去有效的电接触。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种硅碳负电极及其制备方法，以解决在电池充放电过程中由于硅碳活性材料发生体积膨胀而导致活性物质的粉化脱落和硅碳电极片结构不稳定的技术问题。
本发明的另一目的在于提供一种硅碳锂离子电池，以解决现有硅碳锂离子电池容量衰减快、循环性差、寿命短的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明一方面，提供了一种硅碳负电极。所述硅碳负电极包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层，且所述第一活性层涂设在所述集流体表面上，所述第二活性层涂设在所述第一活性层外表面上；其中；
所述第一活性层包括如下重量份的组分：
所述第二活性层包括如下重量份的组分：
硅碳复合材料 92.5份-94.5份
第二导电剂 1.5份-2.5份
聚酰亚胺粘结剂 4.0份-5.0份。
本发明另一方面，提供了一种硅碳负电极的制备方法。所述硅碳负电极的制备方法包括如下步骤：
按照如下第一活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第一活性层浆料，所述第一活性层浆料包括如下重量份的组分：
按照如下第二活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第二活性层浆料，所述第二活性层浆料包括如下重量份的组分：
将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成第一活性层；
将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成第二活性层。
本发明又一方面，提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池含有本发明硅碳负电极或由本发明制备方法制备的硅碳负电极。
与现有技术相比，本发明硅碳负电极采用双层负极活性层协同作用，有效克服由于充放电过程中硅碳复合材料发生的体积膨胀而导致的负极活性层的粉化脱落现象发生，赋予本发明硅碳电极优异的结构稳定性。其中，在第一活性层所含的改性丙烯酸粘结剂能够减小硅碳复合材料在循环过程中的体积膨胀，在第二活性层所含的聚酰亚胺粘结剂能够增强硅碳复合负极材料的粘结性能，因此，通过两活性层的协同作用，从而赋予本发明硅碳负电极优异的结构稳定性和电化学稳定性能。
本发明硅碳负电极制备方法采用改性丙烯酸作为硅碳复合材料的粘结剂配制成水性浆料，并在负极集流体上形成第一活性层；采用聚酰亚胺作为粘结剂硅碳复合材料的粘结剂配制成油性浆料，并在第一活性层表面出现第二活性层，通过两活性层的层叠使得两活性层发挥协效作用，使得制备的硅碳负电极具有优异的结构稳定性，能够有效克服充放电过程中硅碳复合活性材料发生的体积膨胀而导致的负极活性层的粉化脱落现象发生。另外，本发明制备方法工艺条件可控，制备的硅碳负电极性能稳定。
本发明锂离子电池由于含有本发明硅碳负电极，因此，本发明锂离子电池可以使克容量高的硅碳复合材料得到应用，循环性能稳定，使用寿命长，且安全性能高。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例硅碳负电极制备方法的工艺步骤图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量份不仅仅可以指代各组分含量，也可以表示各组分间重量比例，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
一方面，本发明实施例提供了一种结构和电化学性能稳定、循环性好的硅碳负电极。本发明实施例硅碳负电极包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层。
其中，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层，且所述第一活性层涂设在所述集流体表面上，所述第二活性层涂设在所述第一活性层外表面上，也即是说，由负极集流体的表面为起点沿背离表面的方向，第一活性层和第二活性层依次涂设结合在集流体表面上。通过互相结合的双层负极活性层协同作用，有效克服由于充放电过程中硅碳复合材料发生的体积膨胀而导致的负极活性层的粉化脱落现象发生，赋予本发明实施例硅碳电极优异的结构稳定性。
在一实施例中，所述第一活性层(干粉)包括如下重量份的组分：
在具体实施例中，硅碳复合材料选用高客容量的硅碳材料，如选用含氧化亚硅的硅碳复合材料，或者含纯硅的硅碳复合材料。其中，在氧化亚硅的硅碳复合材料中的亚硅重量含量不低于5％，在含纯硅的硅碳复合材料中的纯硅重量含量不低于3％。如在一具体实施例中，硅碳复合材料为氧化亚硅+人造石墨,即由合成好的氧化亚硅与人造石墨混合得到；或为碳包覆纳米硅+人造石墨，即由碳包覆的纳米硅与人造石墨混合得到的硅碳复合材料。
选用该高克容量的硅碳复合材料，一方面具有高的比容量，另一方面具有相对较小的体积膨胀率。这样能够协助负极活性层进一步提高负电极的结构稳定性和化学稳定性。
上述第一导电剂可以用常规的导电剂，在一实施例中，所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1.5-2)。通过采用线性CNTs与SP复合使用，提供第一活性层的导电性能。
上述改性丙烯酸粘结剂可以直接市购，如选用改性丙烯酸乳液粘结剂、丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂(如供应商上海海逸的改性丙烯酸乳液粘结剂和中科立德提供的丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂)。
在另一实施例中，所述第二活性层(干粉)包括如下重量份的组分：
硅碳复合材料 92.5％-94.5％
第二导电剂 1.5％-2.5％
聚酰亚胺粘结剂 4.0％-5.0％。
在具体实施例中，硅碳复合材料选用高客容量的硅碳材料，如选用含氧化亚硅的硅碳复合材料，或者含纯硅的硅碳复合材料。其中，在氧化亚硅的硅碳复合材料中的亚硅重量含量不低于5％，在含纯硅的硅碳复合材料中的纯硅重量含量不低于3％。如在一具体实施例中，硅碳复合材料为氧化亚硅+人造石墨,即由合成好的氧化亚硅与人造石墨混合得到；或为碳包覆纳米硅+人造石墨，即由碳包覆的纳米硅与人造石墨混合得到的硅碳复合材料。选用该硅碳复合材料，一方面具有具有高的比容量，另一方面具有相对较小的体积膨胀率。这样能够协助负极活性层进一步提高负电极的结构稳定性和化学稳定性。
上述第一导电剂可以用常规的导电剂，在一实施例中，所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1.5-2)。通过采用线性CNTs与SP复合使用，提供第一活性层的导电性能。
在另一具体实施例中，聚酰亚胺粘结剂可以但不仅仅选用固含量在15.0％-25.0％的聚酰亚胺粘结剂。
因此，上述设置第一活性层和与其结合的第二层活性层，是使得两层发生协效作用，具体的是，第一活性层所含的改性改性丙烯酸粘结剂能够减小硅碳复合材料在循环过程中的体积膨胀，在第二活性层所含的聚酰亚胺粘结剂能够增强硅碳复合负极材料的粘结性能，通过两活性层的协同作用，从而赋予本发明硅碳负电极优异的结构稳定性和电化学稳定性能。
另外，为了使得使得硅碳负电极具有高的克容量同时具有稳定的结构，在一具体实施例中，所述第一活性层的厚度为90μm-105μm。在另一具体实施例中，所述第二活性层的厚度为2μm-10μm。
在具体实施例中，在上述各硅碳负电极实施例中，硅碳负电极所含的集流体可以是锂离子电池常用的负极集流体，如为铜箔等。
因此，本发明实施例硅碳负电极含有改性改性丙烯酸粘结剂的第一活性层和含有聚酰亚胺粘结剂的第二活性层彼此结合发生协同作用，不仅使得本发明实施例硅碳负电极具有高克容量，而且结构稳定，有效克服由于充放电过程中硅碳复合材料发生的体积膨胀而导致的负极活性层的粉化脱落和固体电解质膜不断形成现象发生，有效提高了其电化学性能。
另一方面，本发明实施例还提供了上文所述的本发明实施例硅碳负电极的制备方法。在一实施例中，本发明实施例硅碳负电极的制备方法工艺步骤如图1所示，其包括如下步骤：
步骤S01.配制第一活性层浆料：按照第一活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第一活性层浆料：
步骤S02.配制第二活性层浆料：按照第二活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第二活性层浆料；
步骤S03.在集流体表面涂设第一活性层：将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成第一活性层；
步骤S04.在第一活性层外表面涂设第二活性层：将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成第二活性层。
具体地，上述步骤步骤S01中，作为本发明的一实施例，所述第一活性层浆料包含如下重量份的组分，因此，该第一活性层层浆料为水性浆料：
其中，第一活性层层浆料所含的硅碳复合材料、第一导电剂、羧甲基纤维素钠和改性丙烯酸粘结剂均如上文本发明实施例硅碳负电极中第一活性层中所含的硅碳复合材料、第一导电剂、羧甲基纤维素钠和改性丙烯酸粘结剂，在此不再赘述。在具体实施例中，该NMP的含量可是3.0份、4.0份、5.0份等重量份，常用的为4.0重量份，无水乙醇的含量可是3.0份、4.0份、5.0份等重量份，常用的为4.0重量份。在一实施例中，通过水性溶剂的添加量，将第一活性层浆料的粘度至3000-4000mPa.S，以实现第一活性层层浆料的均匀涂覆，保证活性层的均匀性。
上述步骤步骤S02中，作为本发明的一实施例，所述第二活性层浆料包含如下重量份的组分，因此，该第二活性层浆料为油性浆料：
其中，第二活性层层浆料所含的硅碳复合材料、第二导电剂和聚酰亚胺粘结剂均如上文本发明实施例硅碳负电极中第二活性层中所含的硅碳复合材料、第二导电剂和聚酰亚胺粘结剂，在此不再赘述。油性溶剂可以选用能够有效负载聚酰亚胺粘结剂和硅碳复合材料分散的有机溶剂，如NMP等。在一实施例中，通过油性溶剂的添加量，将第二活性层层浆料的粘度至5000-7000mPa.S，以实现第二活性层层浆料的均匀涂覆，保证整个活性层的均匀性。
另外，上述步骤S01和步骤S02没有先后顺序。
上述步骤S03中，第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面可以但不仅仅按照常规涂覆工艺进行涂覆。
在一实施例中，通过控制涂覆所述第一活性层浆料的量，使得形成的所述第一活性层的厚度为90μm-105μm。通过控制其涂层的厚度，与步骤S04中第第二活性层之间发挥协效作用，赋予本发明实施例硅碳负电极高的克容量和优异的结构稳定性。
作为本发明的一实施例，该步骤S03干燥处理的条件为120-130℃，以除去溶剂。
该步骤S03中的负极集流体可以是锂离子电池常用的负极集流体，如为铜箔等。
上述步骤S04中，第二活性层浆料涂覆在第一活性层表面可以但不仅仅按照常规涂覆工艺进行涂覆。
在一实施例中，通过控制涂覆所述第二活性层浆料的量，使得形成的所述第二活性层的厚度为2μm-10μm。通过控制其涂层的厚度，与步骤S03中第二活性层之间发挥协效作用，赋予本发明实施例硅碳负电极高的克容量和优异的结构稳定性。
作为本发明的一实施例，该步骤S04干燥处理的条件为140-150℃，以除去油性溶剂。
在上述各制备方法实施例的基础上，在上述步骤S04之后，还包括将涂设有第一活性层和第二活性层的电极置于350℃-380℃进行热处理的步骤。在具体实施例中，该热处理的时间为8-12小时，优选的为8小时。优选的是在该温度下进行真空热处理。通过该热处理，能够使得聚酰亚胺粘结剂激活增加粘结强度，从而使得聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀紧密粘结。
理所当然的是，本发明实施例硅碳负电极的制备方法在上述步骤S04之后，还包括极片的其他常规的工艺步骤，如制片等工艺步骤。
因此，本发明实施例硅碳负电极制备方法采用改性丙烯酸作为硅碳复合材料的粘结剂配制成水性浆料，采用聚酰亚胺作为粘结剂硅碳复合材料的粘结剂配制成油性浆料，并在第一活性层表面出现第二活性层，通过两活性层的层叠使得两活性层发挥增效作用，使得制备的硅碳负电极具有优异的结构稳定性。另外，本发明实施例制备方法工艺条件可控，制备的硅碳负电极性能稳定。
又一方面，基于上文所述的本发明实施例硅碳负电极及其制备方法，本发明实施例还提供了一种锂离子电池。该锂离子电池的结构可以如同锂离子电池常规结构，其中，锂离子电池所含的负电极为上文所述的本发明实施例硅碳负电极或者采用上文本发明实施例制备方法制备的硅碳负电极。
这样，由于本发明实施例锂离子电池含有上文所述的本发明实施例硅碳负电极，从而赋予了本发明实施例锂离子电池优异的电化学性能，如赋予本发明实施例锂离子电池优异的循环性能和安全性能，使用寿命长，还具有高的克容量。
现提供多个上述硅碳负电极及其制备方法实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种硅碳负电极及其制备方法。本实施例硅碳负电极包括负极集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层，且所述第一活性层含有改性丙烯酸乳液粘结剂，且涂设在所述集流体表面上；所述第二活性层含有聚酰亚胺粘结剂，且涂设在所述第一活性层外表面上。
本实施例硅碳负电极制备方法如下：
步骤S11.配制第一活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.2重量份、SP 1.8重量份、CMC 1.5重量份、改性丙烯酸乳液粘结剂2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份进行配制成第一活性层浆料。
步骤S12.配制第二活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs：1.2重量份、SP 0.8重量份、聚酰亚胺粘结剂5.0重量份、NMP 80.0重量份进行配制成第二活性层浆料。
步骤S13.将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成厚度为100±2μm的第一活性层；
步骤S14.将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成10±2μm的第二活性层；
步骤S15.然后在真空烤箱中350℃-380℃烘烤8h，使聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀粘结，后进行极片的后续压片等工序制备获得硅碳负电极。
对比实施例1
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.2重量份、SP 1.8重量份、CMC 1.5重量份、SBR 2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份配制成浆料，并按照实施例1的涂覆方式在负极集流体表面涂层形成110±2um的活性层，形成硅碳负电极。
实施例2
本实施例提供了一种硅碳负电极及其制备方法。本实施例硅碳负电极的结构如同实施例1中的硅碳负电极。
本实施例硅碳负电极制备方法如下：
步骤S21.配制第一活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.4重量份、SP 1.8重量份、CMC 1.4重量份、丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂2.4重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份进行配制成第一活性层浆料。
步骤S22.配制第二活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.3重量份、SP 0.9重量份、聚酰亚胺粘结剂4.8％重量份、NMP 30.0重量份进行配制成第二活性层浆料。
步骤S23.将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成厚度为100±2μm第一活性层；
步骤S24.将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成10±2μm第二活性层；
步骤S25.然后在真空烤箱中350℃-380℃烘烤8h，使聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀粘结，后进行极片的后续压片等工序制备获得硅碳负电极。
对比实施例2
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.4重量份、SP 1.8重量份、CMC 1.4重量份、SBR2.4重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份配制成浆料，并按照实施例2的涂覆方式在负极集流体表面涂层形成110±2μm的活性层，形成硅碳负电极。
实施例3
本实施例提供了一种硅碳负电极及其制备方法。本实施例硅碳负电极的结构如同实施例1中的硅碳负电极。
本实施例硅碳负电极制备方法如下：
步骤S31.配制第一活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 1.7重量份、CMC 1.3重量份、丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份进行配制成第一活性层浆料。
步骤S32.配制第二活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs：1.5重量份、SP 1.0重量份、聚酰亚胺粘结剂4.5重量份、NMP 50.0重量份进行配制成第二活性层浆料。
步骤S33.将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成厚度为100±2μm第一活性层；
步骤S34.将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成10±2μm第二活性层；
步骤S35.然后在真空烤箱中350℃-380℃烘烤8h，使聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀粘结，后进行极片的后续压片等工序制备获得硅碳负电极。
对比实施例3
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 1.7重量份、CMC 1.3重量份、SBR 2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份配制成浆料，并按照实施例3的涂覆方式在负极集流体表面涂层形成110±2μm的活性层，形成硅碳负电极。
实施例4
本实施例提供了一种硅碳负电极及其制备方法。本实施例硅碳负电极的结构如同实施例1中的硅碳负电极。
本实施例硅碳负电极制备方法如下：
步骤S41.配制第一活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 1.5重量份、CMC 1.5重量份、丙烯酸改性壳聚糖衍生物粘结剂2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份进行配制成水性第一活性层浆料；
步骤S42.配制第二活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 0.5重量份、聚酰亚胺粘结剂5.0重量份、NMP 60.0重量份进行配制成油性第二活性层浆料；
步骤S43.将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成厚度为100±2μm第一活性层；
步骤S44.将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成10±2μm第二活性层；
步骤S45.然后在真空烤箱中350℃-380℃烘烤8h，使聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀粘结，后进行极片的后续压片等工序制备获得硅碳负电极。
对比实施例4
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 1.5重量份、CMC 1.5重量份、SBR 2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份配制成浆料，并按照实施例1的涂覆方式在负极集流体表面涂层形成110±2μm的活性层，形成硅碳负电极。
实施例5
本实施例提供了一种硅碳负电极及其制备方法。本实施例硅碳负电极的结构如同实施例1中的硅碳负电极。
本实施例硅碳负电极制备方法如下：
步骤S51.配制第一活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.0重量份、SP 2.0重量份、CMC 1.3重量份、改性丙烯酸乳液粘结剂2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份、去离子水120.0重量份进行配制成第一活性层浆料；
步骤S52.配制第二活性层浆料：
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.5重量份、SP 1.0重量份、聚酰亚胺粘结剂4.5重量份、NMP 30.0重量份；
步骤S53.将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成厚度为100±2μm第一活性层；
步骤S54.将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成10±2μm第二活性层；
步骤S55.然后在真空烤箱中350℃-380℃烘烤8h，使聚酰亚胺粘结剂与负极材料均匀粘结，后进行极片的后续压片等工序制备获得硅碳负电极。
对比实施例5
将硅碳93.0重量份、CNTs 1.0重量份、SP 2.0重量份、CMC 1.5重量份、SBR 2.5重量份、NMP 4.0重量份、无水乙醇4.0重量份配制成浆料，并按照实施例1的涂覆方式在负极集流体表面涂层形成110±2umμm的活性层，形成硅碳负电极。
电化学性能测试
将上述实施例1-5提供的硅碳负电极和对比实施例1-5提供的负极片分别与正极片、电解液等照常规流程组装成锂离子电池，并对各锂离子电池进行0.2C循环性能测试，其中，各锂离子除了负极片不同之外，其他的如正极片、电解液等其他均相同。测试结果如下表所示：
由上述数据可知，含有本发明实施例提供的硅碳负电极，电池的克容量高，循环性能稳定，由此说明了本发明实施例硅碳负电极有效克服由于充放电过程中硅碳复合材料发生的体积膨胀而导致的负极活性层的粉化脱落现象发生，具有优异的结构稳定性。由此本发明实施例锂离子电池使用寿命长，且安全性能高。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种硅碳负电极，包括集流体和涂设在所述集流体表面的负极活性层，所述负极活性层包括第一活性层和第二活性层，且所述第一活性层涂设在所述集流体表面上，所述第二活性层涂设在所述第一活性层外表面上；其中；
所述第一活性层包括如下重量份的组分：
所述第二活性层包括如下重量份的组分：
硅碳复合材料 92.5-94.5份
第二导电剂 1.5-2.5份
聚酰亚胺粘结剂 4.0-5.0份。
2.根据权利要求1所述的硅碳负电极，其特征在于：所述第一活性层的厚度为90μm-105μm；和/或所述第二活性层的厚度为2μm-10μm。
3.根据权利要求1或2所述的硅碳负电极，其特征在于：所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1.5-2)；和/或所述第二导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5)：(0.5-1)。
4.一种硅碳负电极的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
按照如下第一活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第一活性层浆料，所述第一活性层浆料包括如下重量份的组分：
按照如下第二活性层浆料所含的组分及其组分比例按照电极浆料的配制方法配制成第二活性层浆料，所述第二活性层浆料包括如下重量份的组分：
将所述第一活性层浆料涂覆在负极集流体表面，经干燥处理，形成第一活性层；
将所述第二活性层浆料涂覆在所述第一活性层外表面，经干燥处理，形成第二活性层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：在形成所述第二活性层的步骤之后，还包括将涂设有第一活性层和第二活性层的电极置于350℃-380℃进行热处理的步骤。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：上述热处理的时间为8-12小时。
7.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于：通过控制涂覆所述第一活性层浆料的量，使得形成的所述第一活性层的厚度为90μm-105μm；和/或通过控制涂覆所述第二活性层浆料的量，使得形成的所述第二活性层的厚度为2μm-10μm。
8.根据权利要求4-6任一所述的制备方法，其特征在于：所述第一导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5):(1.5-2)；和/或
所述第二导电剂为CNTs与SP的混合物，且CNTs与SP重量比为(1-1.5)：(0.5-1)。
9.一种锂离子电池，包括负电极，其特征在于：所述负电极为权利要求1-3任一所述的硅碳负电极或由权利要求4-8任一所述的制备方法制备获得。
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