[发明专利]负极组合物、制备负极的方法及锂离子电池

权利要求书

1.用于锂离子电池的负极组合物，其包含：

a)选自以下组中的硅基活性材料：硅、硅合金和硅/碳复合物；

b)含羧基的粘合剂，其中所述含羧基的粘合剂是羧酸，或者是羧酸及其碱金属盐的混合物，其中所述羧酸选自以下组中：聚丙烯酸；

c)聚合且p型掺杂的由通式(1)表示的硅烷偶联剂：

Y-(CH₂)_n-Si-X₃ (1)

其中

Y代表能够在聚合时形成导电聚合物部分的非水解基团，选自以下组中：

及其中*是指在所述硅烷偶联剂中Y与由-(CH₂)_n-Si-X₃表示的部分连接的位置；R^a和R^b各自独立地代表氢原子或选自以下组中的取代基：烷基、烷氧基、烯基、炔基、芳基和芳氧基，

X各自独立地代表羟基或选自以下组中的可水解基团：卤原子、烷氧基、醚基和甲硅烷氧基；3个X基团可以彼此相同或不同；及

n代表0至3的整数；及

e)增链剂，其与由所述硅烷偶联剂获得的导电聚合物部分共聚合，所述增链剂选自以下组中：苯胺、吡咯、噻吩及它们的衍生物。

2.根据权利要求1所述的负极组合物，其中所述硅烷偶联剂由式(2)表示：

其中，R^a和n具有与针对式(1)给出的定义相同的定义，R^e各自独立地代表烷基，3个R^e基团可以彼此相同或不同。

3.根据权利要求1或2所述的负极组合物，其进一步包含：d)碳材料，其中所述碳材料选自以下组中：炭黑、Super P、乙炔黑、Ketjen黑、石墨、石墨烯、碳纳米管和气相生长碳纤维。

4.根据权利要求1或2所述的负极组合物，其中所述硅烷偶联剂与所述硅基活性材料的重量比不小于0.01:100但是小于3:100。

5.根据权利要求4所述的负极组合物，其包含：

a)由5至85重量％的所述硅基活性材料；

b)由5至25重量％的所述含羧基的粘合剂；

c)所述硅烷偶联剂；

d)由0至80重量％的碳材料；及

e)由0至30重量％的增链剂，

其中组分a)、b)、d)和e)的重量百分比是基于所述负极组合物的总重量。

6.制备用于锂离子电池的负极的方法，其包括：

通过将根据权利要求1至5之一所述的负极组合物的所有组分与水或含水溶剂混合从而制备浆料；

使所述硅烷偶联剂聚合从而获得聚合产物；及

将所述聚合产物涂覆在集电器上。

7.根据权利要求6所述的方法，其中通过使用氧化剂或者通过使所述浆料暴露于紫外线辐射和/或微波辐射从而实施聚合。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述氧化剂选自以下组中：过二硫酸铵、氯化铁(III)、氯化铜(II)、硝酸银、过氧化氢、氯金酸和硝酸铵铈(IV)。

9.锂离子电池，其包括由根据权利要求1至5之一所述的负极组合物制得的负极，或者包括通过根据权利要求6至8之一所述的方法制得的负极。