(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111456935.7 (22)申请日 2021.12.01 (71)申请人 万向一二三股份公司 地址 311215 浙江省杭州市萧 山区经济技 术开发区建 设二路85 5号 (72)发明人 郭彬林　王慧敏　陆佳婷　许梦清　 (74)专利代理 机构 浙江英普律师事务所 3 3238 代理人 王广　王炎军 (51)Int.Cl. H01M 4/134(2010.01) H01M 10/0525(2010.01) (54)发明名称 一种新型含硅负极及锂离 子电池 (57)摘要 本发明适用于硅碳负极技术领域， 提供了一 种新型含硅负极， 所述负极包括： 第一低硅层； 高 硅层； 第二低硅层； 以及负极活性物质； 本发明提 出的非均质夹层电极避免了硅颗粒膨胀与收缩 对电极产生的负面作用， 第二低硅层增加了活性 物质与集流体之间的接触位点同时提高了压实 密度进而增强了活性材料层与集流体之间的电 子传导性能， 高硅层为硅颗粒的体积膨胀提供了 缓冲空间同时提高了极片的电解液保有量， 第一 低硅层有利于缓解过渡金属离子向极片内部的 扩散， 减轻其对于SEI膜持续增厚的促进作用； 其 较低的硅含量占比同样降低了膨胀效应对电极 外层结构与SEI膜的破坏， 减轻了电解液与过渡 金属离子副反应所诱发的容 量衰减。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114373890 A 2022.04.19 CN 114373890 A 1.一种新型含硅负极， 其特 征在于， 所述负极包括： 第一低硅层， 其中硅占比为硅总含量的0％ ‑30％； 高硅层， 其中硅占比为硅总含量的40％ ‑100％； 第二低硅层， 所述高硅层位于第一低硅层和第二低硅层之间， 且第二低硅层中硅占比 为硅总含量的0％ ‑30％； 以及 负极活性物质， 包括由单质硅、 硅氧化物及其改性产物、 石墨、 石墨烯以及碳基负极等 混合制成的材 料。 2.根据权利要求1所述的新型含硅负极， 其特征在于， 所述高硅层按照硅浓度梯度分 层。 3.一种锂离子电池， 其特征在于， 还包括如权利要求1～2任一所述的新型含硅负极， 其 特征在于， 所述锂离子电池还包括正极、 正极集流体、 负极集流体、 隔离膜、 电解液、 极耳以 及封壳。 4.根据权利要求3所述的锂离 子电池， 其特 征在于， 所述 正极包括 正极活性物质。 5.根据权利要求4所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述正极集流体包括轧制金属铝 箔、 涂炭铝箔以及PET铝箔等， 所述 正极集流体的厚度为8 ‑20 μm。 6.根据权利要求5所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述负极集流体包括电解铜箔、 压 延铜箔、 涂炭铜箔以及PET铜箔等， 所述负极集 流体的厚度为 4‑20 μm。 7.根据权利要求6所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述隔离膜为具有多孔结构的薄膜 类物质， 且隔离膜与第二低硅层接触。 8.根据权利要求7所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述电解液为 能够内部传导锂离子 的介质。 9.根据权利要求8所述的锂离子电池， 其特征在于， 所述极耳包括采用铝基材质 制成的 正极极耳以及采用铜镍合金 材质制成的负极 极耳。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114373890 A 2一种新型含硅负极及锂离 子电池 技术领域 [0001]本发明属于 硅碳负极技 术领域， 尤其涉及一种新型含硅负极及锂离 子电池。 背景技术 [0002]鉴于传统燃油的资源危机与环境影响， 发展与推广新能源汽车已成为当今世界的 共识。 作为目前新能源汽车的心脏， 锂离子动力电池经历 了长时间的发展， 并且也展示出了 区别于传统铅酸、 镍氢电池的高能量密度、 长循环寿命等优势。 然而， 电动汽车在续航这一 关键需求上相比传统燃油车依然存在一定的劣势。 其原因主要在于 当前商业化动力电池化 学体系仍以磷酸铁锂/石墨或三元/石墨为主， 能量密度相对较低。 而能量密度提升明显的 三元/硅碳体系却仅有小批量试用或处于实验室阶段， 归根结底在于普通方法制备 的硅碳 负极因硅颗粒存在巨大体积膨胀与颗粒粉化以及S EI膜持续生长等问题导致的容量快速衰 减与电池循环寿命较差 。 [0003]目前， 针对硅碳负极商业化应用的解决方案主要有： (1)制作成圆柱电池， 利用电 池外壳的强度与有限空间抑制硅碳负极膨胀， 延缓电极失效与容量衰减； (2)在材料制备阶 段通过调控颗粒结构、 粒径大小、 包覆层种类与 厚度等方式抑制硅颗粒本身的膨胀； (3)开 发新型硅碳负极粘结剂， 利用粘结剂分子上的特殊官能团与硅颗粒之 间的键合作用对膨胀 效应进行束缚等。 [0004]但是现有的含硅负极及锂离子电池仍然存在缺陷， 传统的均质单层电极在使用 时， 硅颗粒膨胀与收缩 对电极会产生 不利于电池性能负面作用， 电池的使用寿命较低。 发明内容 [0005]本发明实施例的目的在于提供一种新型含硅负极及锂离子电池， 旨在 解决现有的 含硅负极及锂离子电池中硅颗粒膨胀与收缩对电极会产生不利于电池性能负面作用的问 题。 [0006]本发明实施例是这样实现的， 一种新型含硅负极， 所述负极包括： [0007]第一低硅层， 其中硅占比为硅总含量的0％ ‑30％； [0008]高硅层， 其中硅占比为硅总含量的40％ ‑100％； [0009]第二低硅层， 所述高硅层位于第一低硅层和第二低硅层之间， 且第二低硅层中硅 占比为硅总含量的0％ ‑30％； 以及 [0010]负极活性物质， 包括由单质硅、 硅氧化物及其改性产物、 石墨、 石墨烯以及碳基负 极等混合制成的材 料。 [0011]优选地， 所述高硅层按照硅浓度梯度分层。 [0012]本发明实施例的另一目的在于提供一种锂离子电池， 包括如上述所述的新型含硅 负极， 还包括正极、 正极集 流体、 负极集 流体、 隔离膜、 电解液、 极耳以及封壳。 [0013]优选地， 所述 正极包括 正极活性物质。 [0014]优选地， 所述正极集流体包括轧制金属铝箔、 涂炭铝箔以及PET铝箔等， 所述正极说　明　书 1/4 页 3 CN 114373890 A 3