过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (9): 1080-1087.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223365CSTR: 32067.14.jproeng.223365
刘峰*, 卢诚
Feng LIU*, Cheng LU
摘要: 硅负极因其极高的比容量成为高能量密度锂电池的研究热点,目前硅氧已实现批量生产和应用。锂离子电池的性能、寿命和一致性与其电极性能直接相关,匀浆是电极生产中的关键工序。本工作研究了硅氧碳负极(SiO/C)浆料的稳定性并考察了半干法匀浆工艺,对比了碳含量分别为1.6wt%和3.1wt%的SiO/C-1和SiO-2在水系浆料中的稳定性。SiO/C-1在水中产气明显,原因为Si在碱性条件下与H2O反应生成H2,而SiO/C-2浆料无产气,浆料和极片状态较好。SEM, EDS, TEM等表征结果表明SiO/C-2表面存在厚度20~30 nm均匀的碳包覆层,可阻隔水分并提高稳定性。为提高硅负极浆料稳定性并提高匀浆效率,研发了半干法匀浆工艺,对浆料固含率、黏度、细度、流变、产气等参数进行了测试,对极片剥离力、电阻、电镜下的微观形貌以及电池循环性能进行了考察,结果表明优化后的半干法匀浆工艺制得的浆料固含量为51.8wt%,黏度为4900 mPa?s,细度为20 μm,浆料静置24 h后黏度为10 000 mPa?s,浆料48 h基本无产气,制作负极片剥离力为15 N/m,电阻率为0.106 Ω/cm,搭配高镍NCM(Ni9)制作的330 Wh/kg软包电池高温循环寿命可达800周,明显优于普通湿法工艺。