【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硅负极电池，具体是一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备。
技术介绍
1、硅基负极因其比石墨负极更高比容量而获得关注；但硅负极在充放电过程中，体积会像吹气球一样发生膨胀，虽然已有很多研究通过改善硅基材料来减小这种体积变化，但操作复杂，不易实现商业化。粘结剂在电池中的用量虽然微小，但其在保持硅基负极机械稳定性方面起到关键作用，并在提升电池性能方面的显示出巨大潜力。
2、然而传统粘结剂对于这种体积变化，无法发挥他们本来的作用无法将活性材料束缚，导致活性物质“失活”，使得电池的电化学性能降低，所以需要研究新型粘结剂。其中，硅基负极因其具备超越石墨负极的高比容量特性而备受瞩目；然而，硅负极在充放电循环中会出现显著的体积膨胀现象，其膨胀幅度高达300%至400%，这无疑对电池的稳定性和性能构成了严重威胁。尽管已有众多研究致力于通过优化硅基材料来减少这种体积变化，但这些方法往往操作繁琐，难以实现商业化应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，以解决现有技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，包括以下操作步骤：
3、s1：将氯乙酸加入到异丙醇中，均匀混合，得到溶液a；将壳聚糖置于异丙醇中搅拌30~35分钟，加入氢氧化钠水溶液，膨胀3~4小时，滴加溶液a，在50℃~60℃下反应30分钟，加入蒸馏水，乙酸调节ph至中性，抽滤，依次
4、s2：将羧甲基壳聚糖加入到去离子水中，加入氢氧化锂水溶液调价ph至7~9，加入双丙酮丙烯酰胺（daam）水溶液、硝酸铈铵，在70℃~75℃下反应12~14小时，加入乙二酸二酰肼（adh），继续反应4~6小时，加入四氢呋喃进行相分离，选取下层，过滤、洗涤、干燥，得到改性壳聚糖，以其作为壳聚糖基自交联粘结剂。
5、较为优化的，所述改性壳聚糖的原料包括以下组分：按质量份数计，3份羧甲基壳聚糖、1份双丙酮丙烯酰胺水溶液、1份乙二酸二酰肼、0.5份硝酸铈铵；所述双丙酮丙烯酰胺水溶液的浓度≥99.7%。
6、较为优化的，所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为40wt%~45wt%；壳聚糖、乙酸、氢氧化钠水溶液的摩尔比为1:6:10。
7、较为优化的，所述氢氧化锂水溶液的浓度为1mol/l~2mol/l；所述甲醇水溶液浓度为70wt％~75wt％、乙醇水溶液的浓度为90wt%~95wt%。
8、方案中，加入一定量的异丙醇，搅拌30分钟使其溶胀，然后缓慢加入45wt％的氢氧化钠水溶液，让壳聚糖在碱性条件下膨胀3小时，形成碱化中心，然后缓慢滴加含有一定氯乙酸的异丙醇溶液，升温搅拌反应30分钟，得到羧甲基壳聚糖粗品，向溶液中加入少量蒸馏水，然后用乙酸调ph至中性，抽滤，并且依次用75％甲醇，95％乙醇，无水乙醇洗涤多次，透析，冷冻干燥。
9、较为优化的，所述s2中，将改性壳聚糖与改性木薯淀粉按(3~5):2的质量比混合均匀，以其作为壳聚糖基自交联粘结剂。
10、较为优化的，所述改性木薯淀粉的制备方法为：（1）将聚丙烯酸加入到去离子水中均匀混合，升温至90℃~100℃，加入柠檬酸反应2~3小时，加入2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷，继续反应4~6小时，得到改性聚丙烯酸；（2）将木薯淀粉加入到去离子水中，在90℃~95℃下混合10~15分钟，加入淀粉水解酶，降温至80℃~85℃，加入硫酸亚铁和过氧化氢，均匀混合，加入改性聚丙烯酸、丙烯腈，反应3~4小时，得到改性木薯淀粉。
11、较为优化的，所述改性聚丙烯酸的原料包括以下组分：按质量份数计，1~2份聚丙烯酸、1~2份柠檬酸、0.5~0.8份2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷。
12、较为优化的，所述改性木薯淀粉的原料包括以下组分：按质量份数计，4~5份木薯淀粉、0.008~0.01份淀粉水解酶、0.015~0.02份硫酸亚铁、0.2~0.3份过氧化氢、0.7~1.2份改性聚丙烯酸、1~3份丙烯腈、35~50份去离子水。
13、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
14、本专利技术通过大量的实验，优化羧甲基壳聚糖与双丙酮丙烯酰胺水溶液、乙二酸二酰肼的比例制备粘结剂；并对优选实施例改进了硅负极电池的电化学性能。
15、为了提高硅负极电池的电化学性能；本专利技术改性壳聚糖与改性木薯淀粉按一定比例混合复配粘结剂，以其作为壳聚糖基自交联粘结剂。
16、方案中，木薯淀粉在水溶液中，能够提供一定的离子传导性，支持锂离子在电极内部的有效迁移，提升电池的电化学性能；含有木薯淀粉的粘结剂有助于减少电解液对负极材料的渗透，从而降低硅材料在电池使用过程中的氧化风险，减少不良副反应，延长电池的使用寿命。
17、硅负极在充放电循环中会出现显著的体积膨胀现象，长期使用中，硅负极会因膨胀收缩而脱落或是破裂。方案中，通过聚丙烯酸、丙烯腈对木薯淀粉进行改性，得到改性木薯淀粉；其中，丙烯腈具有较强的界面粘附性能，而其的刚性可以很好地限制了硅负极的过度膨胀，并缩短了离子的迁移，从而有益于提高硅负极电池的电化学性能。而聚丙烯酸具有相对稳定的循环特性，并具有低膨胀和高弹性模量的特点；聚丙烯酸在粘附性方面具有明显的优势，但是聚丙烯酸的线性结构无法长时间承受硅的体积膨胀，单纯的聚丙烯酸对电化学性能的提升有限；故而，方案中通过柠檬酸和2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷对聚丙烯酸进行改性。
18、通过柠檬酸在聚丙烯酸上引入丰富的羧基结合位点可以与硅表面的硅醇基团形成氢键和离子偶极相互作用；而2,2-双(3-氨基-4-羟基苯基)六氟丙烷中的六氟丙烷结构增加了其机械强度和热稳定性，有助于电池在充放电过程中的稳定性和耐久性；然后将得到的改性聚丙烯酸与木薯淀粉结合形成牢固的三维网络结构，改性聚丙烯和木薯淀粉通过软硬段协同结构可以有效抑制电池体积膨胀，保持负极材料的结构完整性，从而提高电池的电化学性能。并且将木薯淀粉改性后，其上的活性基团可以显著增强与改性壳聚糖之间的界面结合力。
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1.一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：包括以下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述改性壳聚糖的原料包括以下组分：按质量份数计，3份羧甲基壳聚糖、1份双丙酮丙烯酰胺水溶液、1份乙二酸二酰肼、0.5份硝酸铈铵；所述双丙酮丙烯酰胺水溶液的浓度≥99.7%。
3.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为40wt%~45wt%；壳聚糖、乙酸、氢氧化钠水溶液的摩尔比为1:6:10。
4.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述氢氧化锂水溶液的浓度为1mol/L~2mol/L；所述甲醇水溶液浓度为70wt％~75wt％、乙醇水溶液的浓度为90wt%~95wt%。
5.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述S2中，将改性壳聚糖与改性木薯淀粉按(3~5):2的质量比均匀混合，得到复配粘结剂，以其作为壳聚糖基自交联粘结剂。
...【技术特征摘要】
1.一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：包括以下操作步骤：
2.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述改性壳聚糖的原料包括以下组分：按质量份数计，3份羧甲基壳聚糖、1份双丙酮丙烯酰胺水溶液、1份乙二酸二酰肼、0.5份硝酸铈铵；所述双丙酮丙烯酰胺水溶液的浓度≥99.7%。
3.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为40wt%~45wt%；壳聚糖、乙酸、氢氧化钠水溶液的摩尔比为1:6:10。
4.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述氢氧化锂水溶液的浓度为1mol/l~2mol/l；所述甲醇水溶液浓度为70wt％~75wt％、乙醇水溶液的浓度为90wt%~95wt%。
5.根据权利要求1所述的一种硅负极电池壳聚糖基自交联粘结剂的制备，其特征在于：所述s2中，将改性壳聚糖与改性木薯淀粉按(3~5):2的质量比均匀混合，得到复配粘结剂，以其作为壳聚糖基自交联粘结剂。
6.根据权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋伟雄，黄盛彬，李志春，赖山进，李学法，张国平，
申请(专利权)人：江阴纳力新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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