【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，涉及一种电池电极浆料、电池电极及其制备方法。
技术介绍
1、随锂离子电池是应用最广泛的二次电池系统之一。与其他可充电电相比，锂离子电池具有更高的能量密度、更高的工作电压、有限的自放电和更低的维护要求。然而，当前的商用石墨阳极不能满足便携式电子设备、电动车辆和能量存储应用对能量密度、操作可靠性和系统集成的日益增长的需求。硅基负极材料因其具有较高理论比容量(4200mah·g-1)，被视为最理想的下一代锂离子电池负极材料。然而硅基负极在充放电过程中巨大的体积膨胀造成极片材料的粉化脱落、固体电解质界面(sei)膜的持续增长、正极锂离子的不断消耗，以及现有商业化粘结剂与硅表面较弱的相互作用等诸多缺陷，造成电池容量快速的衰减，阻碍了硅基材料在锂离子电池中的商业化应用。
2、而锂离子电池合适的添加剂在减轻体积膨胀、保持硅基负极的完整性和稳定循环方面起着关键作用。添加剂可以构建优异的电极界面，甚至可以人工构建sei层，以保持电极具有良好机械完整性。因此，为硅基负极设计合适的添加剂至关重要。
3、申请号为cn112280009a的中国专利公开了一种聚噻吩类化合物、含聚噻吩类化合物的硅负极添加剂和硅负极材料。其中，聚噻吩类化合物的制备方法为：先将3–甲氧基噻吩与聚合度为9的peg400进行取代反应，得到3位peg400取代噻吩单体，再将3位peg400取代噻吩单体进行化学氧化聚合反应，即得。该专利技术制得的聚噻吩类化合物与锂盐复配得到硅负极添加剂，能够在硅负极表面形成兼具有离子和电子导电能力的包覆
4、目前商业最常用的硅基负极电极制备的组分是：聚合物粘合剂：聚丙烯酸(paa)或羧甲基纤维素钠/丁苯橡胶(cmc/sbr)、导电炭黑和负极活性物质。然而，当面对硅基负极的巨大体积膨胀时，由于paa或cmc/sbr粘合剂的脆性将使极片破碎，同时导致硅颗粒的严重粉碎和较大的电极膨胀，导致电池容量大幅度衰减，难以维持较好的循环稳定性。尽管很多工作设计了多功能，可自修复，导电性优异的粘结剂材料，但由于制备方式复杂，难以大规模生产投入到商用中。因此，设计选用合适的添加剂改善电极稳定性十分重要。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中出现的不足，提供一种电池电极浆料、电池电极及其制备方法。
2、本专利技术的一个专利技术目的在于提供一种电池电极浆料，所述浆料包括有机溶剂和固体粉末，所述固体粉末包括自具微孔聚合物添加剂和聚合物粘结剂。
3、在上述电池电极浆料中，所述自具微孔聚合物添加剂为pim系列聚合物中的一种或任意几种以任意比例混合。pim系列聚合物包括pim-cooh、pim-1、pim-2、pim-3、pim-4、pim-5、pim-6、pim-7、pim-8、pim-9、pim-10、pim-11、pim-12、pim-13、pim-14、pim-15、pim-16、pim-17、pim-18、pim-19、pim-20、pim-21、pim-22、pim-23、pim-24、pim-25、pim-26、pim-27、pim-28、pim-29、pim-30、pim-31。
4、作为优选，所述自具微孔聚合物添加剂为pim-cooh。pim-cooh由刚性聚合物主链、本征多孔结构和活性羧基组成。pim-cooh的-cooh-基团与硅基负极活性物质表面上的-oh形成氢键，从而提高两者之间的结合强度，且pim-cooh的多孔结构为硅负极的体积膨胀提供了额外空间，有利于促进锂离子在极片的传输速率。
5、所述聚合物粘结剂包括但不限于聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸衍生物中的一种或任意几种以任意比例混合。这些聚合物粘结剂具有活性官能团，可以与电极中的硅基负极活性物质形成氢键或共价键，具有优异的附着力。
6、作为优选，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸。
7、pim-cooh添加剂与聚合物粘结剂具有良好的相容性，两者可以形成协同作用，pim-cooh通过对粘结剂无法覆盖的负极颗粒表面进行覆盖，能够有效的抑制活性物质与电解液的接触，从而提高电池的长循环性能和倍率性能。pim-cooh添加剂与粘结剂在硅基负极中的复合使用，表现出显著优于单独粘结剂或者单独pim-cooh添加剂在电极中的使用。另一方面，由于pim-cooh自具微孔的结构，去溶剂化的能力得到增强，进一步提升锂离子扩散系数，增强锂离子电池的动力学。
8、作为优选，聚合物粘结剂的含量大于自具微孔聚合物添加剂的含量。
9、作为优选，所述自具微孔聚合物添加剂的质量为固体粉末质量的0.05～1wt％，可以为0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1wt％中的任意一个值或者任意两个值之间的范围。进一步优选，所述自具微孔聚合物添加剂的质量为固体粉末质量的0.1～0.5wt％。
10、作为优选，所述聚合物粘结剂的质量为固体粉末质量的4～14.9wt％。
11、作为优选，有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺(dmf)、n,n-二甲基乙酰胺(dma)、丙酮、二甲基亚砜(dmso)、n-甲基吡咯烷酮中的一种或任意几种以任意比例混合。进一步优选，所述有机溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。聚丙烯酸粘结剂溶于dmf能呈现更好的性能。
12、作为优选，有机溶剂的质量是固体粉末质量的2～10倍。限定有机溶剂的质量可以保证浆料的均匀性。
13、作为优选，所述电池为锂离子电池。
14、作为优选，所述电极为硅基负极。
15、作为优选，所述固体粉末还包括导电剂和负极活性物质。
16、所述导电剂不做特别限制，能用于电池电极的导电剂均可，可列举为导电炭黑、碳纳米管、石墨等中的一种或任意几种以任意比例混合。
17、作为优选，所述导电剂的质量为固体粉末质量的5～15wt％。
18、所述负极活性物质为含硅材料，所述含硅材料可以为单晶、多晶或无定型，所述含硅材料可以是硅单质也可以是硅碳复合材料或硅和金属的复合材料，硅和金属的复合材料可以列举为硅锗复合材料、硅铜复合材料等。
19、作为优选，所述负极活性物质为硅碳复合材料。
20、作为优选，所述负极活性物质的质量为固体粉末质量的70～90wt％。
21、作为优选，所述浆料的制备方法包括：将包括自具微孔聚合物添加剂和聚合物粘结剂的固体粉末加入到有机溶剂中，搅拌均匀得到浆料。搅拌速度和时间不做特别限制，搅拌速度可以列举为600～1000rmp，搅拌时间可以列举为5～15h。
22、本专利技术的另一个目的在于提供一种电池电极，所述电池电极包括基底和浆料层，所述浆料层为上述浆料涂布于基底上形成。
23、作为优选，所述基本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电池电极浆料，其特征在于，所述浆料包括有机溶剂和固体粉末，所述固体粉末包括自具微孔聚合物添加剂和聚合物粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述自具微孔聚合物添加剂为PIM-COOH。
3.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸衍生物中的一种或任意几种以任意比例混合。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸。
5.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述自具微孔聚合物添加剂的质量为固体粉末质量的0.1～1wt％；
6.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述电池为锂离子电池，所述电极为硅基负极。
7.根据权利要求1或6所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述固体粉末还包括导电剂和负极活性物质。
8.根据权利要求7所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述导电剂的质量为固体粉末质量的5～15wt％；
9.一种电池电极，其
10.如权利要求9所述的一种电池电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种电池电极浆料，其特征在于，所述浆料包括有机溶剂和固体粉末，所述固体粉末包括自具微孔聚合物添加剂和聚合物粘结剂。
2.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述自具微孔聚合物添加剂为pim-cooh。
3.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸衍生物中的一种或任意几种以任意比例混合。
4.根据权利要求1～3任一所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述聚合物粘结剂为聚丙烯酸。
5.根据权利要求1所述的一种电池电极浆料，其特征在于，所述自具微孔聚合物添加剂的质...
【专利技术属性】
技术研发人员：程亚军，杨鸣，夏永高，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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