本发明涉及电池电极片，尤其涉及一种低膨胀负极片及其制备方法。
背景技术：
1、随着电动汽车、智能电网时代的到来，新能源领域要求二次电池具有更高能量密度、长循环寿命、低成本、高安全性和绿色环保等特质。根据《中国制造2025》指标，动力电池预期在2025年能量密度要达到400wh kg-1，价格＜1.5元每瓦时。目前的锂离子电池中，主要使用人造石墨作为负极材料，占据80％以上的市场份额。然而，其实际比容量已接近理论比容量极限372mah·g-1，进一步提升空间有限，难以满足未来动力电池对高能量密度的需求。硅基负极材料理论比容量高达3579mah·g-1，约为石墨负极的10倍，同时具有合适的脱嵌锂电位(0.4v vs.li/li+)，可实现锂离子电池在高能量密度方面的突破。另外，因硅基负极材料的嵌锂电位高于石墨(0.1v vs.li/li+)，在充电时可避免电极片在低电位下发生的表面析锂现象，因此具有较好的安全性能。鉴于以上优势，硅基负极材料被认为是当前替代石墨负极材料的潜力候选之一。然而，由于硅负极在锂离子脱嵌过程中的巨大体积膨胀(～300％)，这将导致含硅极片在循环过程中也将经历较大的体积膨胀，导致极片上活性物质容易脱落以及电池安全性变差。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于提供一种低膨胀负极片及其制备方法，解决现有技术负极活性材料在锂离子电池锂化/脱锂过程中容易发生体积变化产生局部高应力而引发极片表面出现裂纹、颗粒破裂粉化的技术问题。
2、为实现上述目的，本发明第一方面提供一种低膨胀负极片的制备方法，包括以下步骤：
3、将负极活性材料、缓冲材料、成膜剂进行混合得到负极浆料，将所述负极浆料涂覆在集流体的表面，经过干燥得到初始负极片；
4、所述初始负极片进行加热碳化得到所述低膨胀负极片。
5、在本发明的一些实施例中，所述缓冲材料包括二维结构缓冲材料，所述二维结构缓冲材料包括多孔材料、膨胀石墨、mxene材料中的至少一种。
6、在本发明的一些实施例中，其特征在于，所述缓冲材料经过定型处理。
7、在本发明的一些实施例中，所述成膜剂包括水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包括乙基纤维素、水性沥青乳液、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯磺酸钠、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚马来酸酐、聚季铵盐、瓜尔胶、水解聚丙烯酰胺、天然植物胶、聚氧化乙烯、离子型水溶性环氧树脂、明胶、离子型顺酐化聚丁二烯树脂、环糊精、阳离子型水溶性聚氯树脂、刺梧桐胶、水性环氧树脂、水性聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚多巴胺、聚乙二醇、阿拉伯树胶、水性聚氨酯、壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶、海藻酸钙、吉兰糖胶及其衍生物中的一种或者多种。
8、在本发明的一些实施例中，所述负极活性材料包括石墨、硬炭、氧化亚硅和硅的至少一种。
9、在本发明的一些实施例中，在所述活性物质、缓冲材料、成膜剂进行混合得到负极浆料的步骤中，所述混合的温度为10℃～200℃；
10、和/或，所述负极活性材料、缓冲材料、成膜剂进行混合后还进行搅拌，所述搅拌的时间为1～24h。
11、在本发明的一些实施例中，所述加热碳化的温度为250℃～1500℃；
12、和/或，所述加热碳化的时间为1～24h；
13、和/或，所述加热碳化的升温速率为1～10℃·min-1。
14、在本发明的一些实施例中，所述加热碳化过程在惰性气氛中进行，所述惰性气氛包括惰性气体，所述惰性气体包括氮气、氩气、氩氢混合气中的至少一种。
15、在本发明的一些实施例中，所述低膨胀负极片含有以下至少一种化学键：c-o-cu、c-o-c、c-n、c-o-si、c-si、c-o-fe、c-fe、c-ti、c-o-ti、c-o-al。
16、本发明第二方面提供一种如上所述低膨胀负极片的制备方法制备得到的低膨胀负极片。
17、本发明所能实现的有益效果：
18、(1)本发明在制备负极片时添加了缓冲材料，缓冲材料可以为负极活性材料例如硅材料的体积膨胀提供足够的缓冲空间，从而可以降低负极活性材料在锂离子电池锂化/脱锂过程中发生膨胀产生局部高应力而引发极片表面出现裂纹、颗粒破裂粉化的风险。
19、(2)本发明的缓冲材料进一步选择了二维缓冲材料，二维缓冲材料具有较好的形状恢复能力，可重复压缩和反弹，能提供整体材料的缓存效果，比如像弹簧一样，整体都可以变形进行缓存，而且不需要特别大的压力。
20、(3)本发明进一步对缓冲材料进行定型处理，加强了缓冲材料的结构稳定性，使其既可以抵挡负极活性材料发生体积膨胀带来的冲击，具有在经过压缩后仍保持回复原状的可逆能力，能长期保持较好的缓冲效果，又能克服后期加热碳化处理温度升高的影响。此外，经过定型处理后的缓冲材料可以获得类似手风琴或类似弹簧这一类的结构，能帮助缓冲材料发挥较好的缓冲效果。
21、(4)本发明对初始负极片进行加热碳化处理形成碳包覆层，该碳包覆层作为负极片的基体，和缓冲材料形成较强的键合作用，缓冲材料被牢牢固定在集流体的表面，不易发生脱落，能发挥长效的缓冲作用。
1.一种低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述低膨胀负极片的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述缓冲材料包括二维结构缓冲材料，所述二维结构缓冲材料包括多孔材料、膨胀石墨、mxene材料中的至少一种。
3.根据权利要求1所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述缓冲材料经过定型处理。
4.根据权利要求1所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述成膜剂包括水溶性聚合物，所述水溶性聚合物包括乙基纤维素、水性沥青乳液、淀粉、聚乙烯吡咯烷酮、聚苯乙烯磺酸钠、淀粉衍生物、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚马来酸酐、聚季铵盐、瓜尔胶、水解聚丙烯酰胺、天然植物胶、聚氧化乙烯、离子型水溶性环氧树脂、明胶、离子型顺酐化聚丁二烯树脂、环糊精、阳离子型水溶性聚氯树脂、刺梧桐胶、水性环氧树脂、水性聚丙烯酸酯、羧甲基纤维素钠、羧甲基淀粉钠、聚乙烯醇、聚多巴胺、聚乙二醇、阿拉伯树胶、水性聚氨酯、壳聚糖、海藻酸钠、黄原胶、海藻酸钙、吉兰糖胶及其衍生物中的一种或者多种。
5.根据权利要求1所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述负极活性材料包括石墨、硬炭、氧化亚硅和硅的至少一种。
6.根据权利要求1至5中任一所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，在所述活性物质、缓冲材料、成膜剂进行混合得到负极浆料的步骤中，所述混合的温度为10℃～200℃；
7.根据权利要求1至5中任一所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述加热碳化的温度为250℃～1500℃；
8.根据权利要求1至5中任一所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述加热碳化过程在惰性气氛中进行，所述惰性气氛包括惰性气体，所述惰性气体包括氮气、氩气、氩氢混合气中的至少一种。
9.根据权利要求1至5中任一所述低膨胀负极片的制备方法，其特征在于，所述低膨胀负极片含有以下至少一种化学键：c-o-cu、c-o-c、c-n、c-o-si、c-si、c-o-fe、c-fe、c-ti、c-o-ti、c-o-al。
10.一种权利要求1至9任意一项所述低膨胀负极片的制备方法制备得到的低膨胀负极片。
