[发明专利]导电聚合物粘结剂及其制备方法、硅基负极片及其应用

说明书

本发明涉及导电聚合物粘结剂及其制备方法、硅基负极片及其应用，属于电池材料技术领域，本发明实施例提供的导电聚合物粘结剂，包括聚3，4‑亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐、导锂掺杂剂和自愈合剂，所述导电掺杂剂包括如下至少一种：双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液、全氟磺酸溶液、全氟磺酸锂溶液、双三氟甲烷磺酰亚胺锂碳纳米管溶液、全氟磺酸碳纳米管溶液，导电聚合物粘结剂具有高导电率和高机械性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及导电聚合物粘结剂及其制备方法、硅基负极片及其应用。

背景技术

高能量密度和长循环寿命的锂离子电池，在混合动力电车以及可再生能源存储电网等领域得到广泛应用。相比石墨负极，硅基负极材料具有高达4200mA h/g的理论比容量，而且具有较低的嵌/脱锂电位，安全性能好，是锂离子电池理想的负极材料。然而，硅材料作为负极使用时，在充放电循环过程中，硅颗粒会产生高达300-400％的体积变化，导致活性材料开裂和粉化，及导电剂与硅活性物质失去电接触，从而引起电极结构的破坏，造成较差的循环稳定性和倍率性能。

导电聚合物粘结剂能有效提高硅负极的稳定性和倍率性能，其中，聚3，4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐，即PEDOT：PSS，具有较高的导电率并且易于加工，是目前最理想的Si负极导电聚合物粘结剂。但PEDOT：PSS存在导电率不足，且拉伸性较差的技术问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的导电聚合物粘结剂及其制备方法、硅基负极片及其应用。

本发明实施例提供一种导电聚合物粘结剂，包括聚3，4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐、导电掺杂剂和自愈合剂，所述导电掺杂剂包括如下至少一种：双三氟甲烷磺酰亚胺锂溶液、全氟磺酸溶液、全氟磺酸锂溶液、双三氟甲烷磺酰亚胺锂碳纳米管溶液、全氟磺酸碳纳米管溶液。

进一步的，所述愈合剂包括如下至少一种：聚醚硫脲TUEG₃溶液、聚醚硫脲TUEG₂溶液、聚醚脲UEG₃溶液。

进一步的，所述聚3，4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐固含量为0.8-1.3％，所述导电掺杂剂质量百分数浓度为1％，所述自愈合剂质量百分数浓度为1％。

进一步的，所述聚3，4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐、导电掺杂剂和愈合剂质量比为15-19∶2.5-0.5∶2.5-0.5。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种导电聚合物粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

将所述聚3，4-亚乙二氧基噻吩：聚苯乙烯磺酸盐和所述导电掺杂剂混合，于室温下以600-1000rpm/min转速搅拌15min，获得混合溶液；

向所述混合溶液中，加入所述自愈合剂，于室温下以600-1000rpm/min转速搅拌30-60min，获得导电聚合物粘结剂。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种硅基负极片，所述硅基负极片制备方法如下：

取纳米硅粉，研磨30-60min，将所述导电聚合物粘结剂加入所述研磨后的纳米硅粉中，于室温下以600-1000rpm/min转速搅拌180-600min，至混合均匀，获得混合浆料；

将所述混合浆料涂覆于铜箔表面，干燥，获得硅基负极片。

进一步的，所述纳米硅粉和所述导电聚合物粘结剂质量比为4∶1。

进一步的，所述干燥在真空烘箱中进行，包括第一次干燥、第二次干燥和第三次干燥，所述第一次干燥中，温度为80℃，时间为12h，所述第二次干燥中，温度为160℃，时间为2h，所述第三次干燥中，温度为室温，时间为24h。