【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种粘结剂、极片及其制备方法、应用和电化学装置。
技术介绍
1、高能量密度、长循环寿命的锂离子电池(libs)已成为各种新型汽车和消费电子产品的理想选择。作为libs中应用最广泛的阳极材料，石墨阳极几乎达到了理论水平(372mahg-1)，从而限制了libs的发展。因此，迫切需要为下一代libs寻找可替代的阳极材料。
2、硅(si)材料由于超高的理论比容量(4200mahg-1)受到了广泛的关注。然而si颗粒在锂化/脱锂过程中，发生巨大的体积变化(≥300％)，导致颗粒破碎、电导率降低、sei层持续产生等，从而造成容量、循环寿命快速衰落。具有极性基团的聚合物由于能够通过羟基官能团结合si颗粒，从而抑制硅的体积膨胀，因此被广泛用作硅阳极粘合剂。
3、海藻酸钠(sa)、聚丙烯酸(paa)、羧甲基纤维素钠(cmc)等一维线性聚合物粘结剂在电化学循环期间很容易在si表面滑动，很难适应循环过程中硅的体积膨胀/收缩引起的机械应力。三维粘结剂具有稳定的三维网络结构而显示出更高的强度。它作为一种粘结剂，可以有效地消除充放电过程中体积变化引起的机械应力。但是，由于硅粒子本身电导电性低和聚合物粘合剂的电绝缘体特性，通常需要添加导电剂来提高硅基阳极材料的导电性能。
4、传统颗粒状碳基导电剂通常不含官能团，仅通过脆弱的氢键与粘合剂和硅粒子相连。在循环过程中，硅由于体积变化很容易与导电碳失去连接，导致活性组分失活，容量衰减。使用具有丰富官能团的水溶性导电剂不仅可以显著改善导电碳剂、粘合剂与硅纳米颗粒之间的
5、中国专利申请cn110890545a公布了一种复合粘结剂，通过将pedot:pss与cmc交联复合制备，具有更优的机械性能与导电性能。使用该复合粘结剂制备锂离子电池硅基负极时，粘结剂中的官能团能与硅发生有效的键连，从而提高与硅基材料的结合力，提升结构稳定性，但该复合粘结剂的粘结力还有待提升导致所制得的电池的循环性能还有待改善。
6、中国专利申请cn115224278a公布了一种柔性导电粘结剂，通过将聚乙烯亚胺(bpei)与聚丙烯酰胺(pam)进行交联反应，形成三维网状结构，增加了粘结剂与含硅活性材料的接触点，同时限制了硅的体积膨胀，提高了粘结剂的附着力。这种粘结剂具有高电导率和热稳定性，可以提供稳定的导电网络，并保持完整的电极结构，具有优越的电化学性能。
7、现有技术中采用多种方法制备硅基材料粘结剂，但是制备得到的材料仍存在电子电导率较低而导致离子电导率和电子电导率不能同时兼顾的问题，从而在一定程度上限制了电池的倍率性能。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中复合粘结剂的粘结力不足导致其组装的电池的循环性能还有待改善、硅基材料粘结剂仍存在电子电导率较差导致离子电导率和电子电导率不能同时兼顾而造成其组装的电池倍率性能较差的缺陷，而提供了一种粘结剂、极片及其制备方法、应用和电化学装置。本专利技术的粘结剂具有较佳的粘结力，且电子电导率较佳，可兼顾较佳的电子电导率和离子电导率。由本专利技术的粘结剂制得的极片的膨胀率较低。由专利技术的粘结剂制得的电池具有较佳的循环性能和倍率性能。
2、本专利技术通过下述技术方案解决上述技术问题。
3、本专利技术提供了一种粘结剂，其包括如下组分：聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)、柠檬酸和醇类化合物。
4、本专利技术中，所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)由具有导电性质的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(pedot)和具有溶解性、稳定性的聚苯乙烯磺酸(pss)共混而成。所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)中，聚(3,4-乙烯二氧噻吩)和聚苯乙烯磺酸的质量比可为(3-7)：1，例如5：1。
5、本专利技术中，所述醇类化合物优选为c1-c8醇类化合物，更优选为c1-c4醇类化合物，进一步更优选为甲醇、乙醇、异丁醇和异丙醇中的一种或多种，例如异丙醇。
6、本专利技术中，所述柠檬酸和所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)的质量比可为1：(0.5-5)，优选为1：(0.8-3)，例如1：1.6、1：0.87、1：2.17或1：2.5。
7、本专利技术中，所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)和所述醇类化合物的质量体积比可为(200-500)mg：1ml，优选为(300-400)mg：1ml，例如350mg：1ml、370mg：1ml或390mg：1ml。
8、本专利技术中，所述柠檬酸和所述醇类化合物的质量体积比可为(100-300)mg：1ml，优选为(200-250)mg：1ml，例如230mg：1ml、250mg：1ml或280mg：1ml。
9、本专利技术中，所述粘结剂优选还包括离子导电聚合物。所述离子导电聚合物优选包括聚环氧乙烷(peo)和/或聚乙烯亚胺(pei)，例如聚乙烯亚胺(pei)。其中，所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)和所述离子导电聚合物的质量比可为(0.1-0.5)：100，优选为(0.15-0.4)：100，例如0.185：100、0.25：100或0.3：100。
10、其中，所述柠檬酸和所述离子导电聚合物的质量比可为(0.05-0.4)：100，优选为(0.1-0.3)：100，例如0.115：100、0.2：100或0.25：100。
11、本专利技术中，研发人员在研发过程中发现，柠檬酸和醇类化合物协同使用可使得聚(3,4-乙烯二氧噻吩)的分子链由卷曲构象变为线性构象，从而提高聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)的电子电导率。
12、本专利技术还提供了一种如前所述的粘结剂的制备方法，其包括下述步骤：将所述粘结剂的各组分混合。
13、本专利技术还提供了一种极片的制备方法，其制备方法包括下述步骤：将极片浆料涂覆在集流体的至少一个表面上，退火处理；所述极片浆料包括如前所述的粘结剂、硅基材料和溶剂；所述退火处理的温度为150-250℃。
14、本专利技术中，所述硅基材料的种类可为本领域常规，例如硅纳米颗粒。所述硅基材料的d50可为100-200nm，例如180nm。
15、本专利技术中，所述粘结剂中“聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)和柠檬酸的质量之和”和所述硅基材料的质量比可为1：(2-10)，优选为1：(2.2-9.5)，例如1：2.3、1：4、1：4.5、1：5.6、或1：9。
16、本专利技术中，所述粘结剂中所述聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚(苯乙烯磺酸盐)和所述硅基材料的质量比可为1：(2-20)，优选为1：(3-15)，例如1：3.8、1：6.5、1：14.6、1：12或1：4.8。
17、本专利技术中，所述粘结剂中所述柠檬酸和所述硅基材料的质量比可为1：(5-25)，优选为1：(6-2本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括如下组分：
2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂还包括离子导电聚合物；
3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂满足下述条件中的一种或多种：
4.如权利要求2所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂满足下述条件中的一种或多种：
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将所述粘结剂的各组分混合。
6.一种极片的制备方法，其特征在于，其制备方法包括下述步骤：将极片浆料涂覆在集流体的至少一个表面上，退火处理；所述极片浆料包括如权利要求1-4中任一项所述的粘结剂、硅基材料和溶剂；所述退火处理的温度为150-250℃。
7.如权利要求6所述的极片的制备方法，其特征在于，所述极片的制备方法满足下述条件中的一种或多种：
8.一种极片，其特征在于，其采用如权利要求6或7所述的极片的制备方法制得。
9.一种如权利要求14中任一项所述的粘结剂，或者，如权利要求8所述的极片在电化学装置中的应用。p>
10.一种电化学装置，其特征在于，其包括如权利要求9所述的极片。
...【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂包括如下组分：
2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂还包括离子导电聚合物；
3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂满足下述条件中的一种或多种：
4.如权利要求2所述的粘结剂，其特征在于，所述粘结剂满足下述条件中的一种或多种：
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，其包括下述步骤：将所述粘结剂的各组分混合。
6.一种极片的制备方法，其特征在于，其制备方法包括下述步骤：将极片浆...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔景华，李波，
申请(专利权)人：上海杉杉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。