[发明专利]负极组合物、制备负极的方法及锂离子电池

说明书

本发明提供用于锂离子电池的负极组合物，其包含a)硅基活性材料、b)含羧基的粘合剂及c)硅烷偶联剂。本发明还提供制备用于锂离子电池的负极的方法以及锂离子电池。

技术领域

本发明涉及用于锂离子电池的负极组合物、制备用于锂离子电池的负极的方法以及锂离子电池。

背景技术

现在锂离子电池广泛地用于储能系统及电动车。

硅由于其大的理论容量以及温和的运行电压，所以是用于锂离子电池电极的有前景的活性材料。然而，在嵌锂/脱锂过程中，硅发生剧烈的膨胀和收缩。巨大的体积变化损害锂离子电池的电化学性能。

对于更加有吸引力的可靠的锂离子电池的需求持续增长。

发明内容

本发明的发明人在从事了大量研究工作之后开发出用于锂离子电池的新型负极组合物，其包含：

a)硅基活性材料；

b)含羧基的粘合剂；

c)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，

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。

根据本发明的负极组合物任选可以进一步包含：d)碳材料，其中所述碳材料可以选自以下组中：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。

根据本发明的负极组合物任选可以进一步包含：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。所述增链剂优选可以选自以下组中：苯胺、吡咯、噻吩及它们的衍生物。

在一些实施例中，根据本发明的负极组合物可以包含：

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％的所述碳材料；及

e)由0至30重量％的所述增链剂，

其中，组分a)、b)、d)及e)的重量百分比是基于所述负极组合物的总重量，并且优选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。

本发明还提供制备负极的方法，其包括：

通过将根据本发明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

将聚合产物涂覆在集电器上。

本发明还提供锂离子电池，其包含由根据本发明的负极组合物制得的负极，或者通过根据本发明的方法制得的负极。

本发明的发明人出人意料地发现，通过使用根据本发明的负极组合物，所述锂离子电池显示出优异的电化学性能，包括循环性能和倍率性能。

由各个实施例的以下描述连同附图使得本发明的这些特征及其他特征、方面及优点对于本领域技术人员而言变得清楚。

附图说明

图1示意性地显示了不含硅烷偶联剂的负极组合物的假想的键合机制；