[发明专利]一种一体化导电粘合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于电池材料技术领域，公开了一种一体化导电粘合剂的制备方法，包括以下步骤：将聚普朗尼克和催化剂溶于CH₂Cl₂溶液，搅拌均匀后，获得混合溶液A；向混合溶液A中加入丙烯酰氯进行反应，获得混合溶液B；向混合溶液B中加入酸性调节剂进行反应，获得混合溶液C；对混合溶液C进行透析，得到改性聚普朗尼克；将改性聚普朗尼克溶于水中，再加入丙烯酸和引发剂，获得聚普朗尼克‑丙烯酸共聚物；将CNT和聚普朗尼克‑丙烯酸共聚物共混，冰浴下超声分散，得到一体化导电粘合剂。不需要在极片制备过程中添加导电添加剂，通过分散处理，使导电添加剂和聚合物实现更好的粘合和分散，提升粘合剂的导电性能，由该粘合剂制备的负极表现出优异的循环性能。

技术领域

本发明属于电池材料技术领域，具体涉及一种一体化导电粘合剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着能源问题和环境问题的日益突出，锂离子电池由于具有质量轻、体积小、比容量高等优势，已用于3C产品(手机、笔记本电脑，数码相机)、电动汽车、无人机、航空航天等新型高技术领域。硅在完全嵌锂状态下(Li4.4Si)的理论比容量为4200mAh g^-1，是商业化所使用的石墨负极材料的10倍以上。而且，其具有与石墨负极相当的较低安全的嵌锂工作电压(≈0.2-0.4V对Li/Li⁺)，避免了负极材料析锂等安全问题。与此同时，元素储量非常的丰富(地壳中第二最丰富的元素)，廉价易得，环境友好。硅已成为替代石墨基负极以提升锂离子电池能量密度的最有希望的备选材料。

由于硅导电性差，在制浆过程中，通常加入导电添加剂，如导电炭黑、碳管、碳纤维等，增强硅颗粒与粘合剂间的导电性。硅负极在锂离子嵌入和脱出的过程中会发生高达400％的体积膨胀，常用的电极粘合剂聚丙烯酸，只含有亲水链段，对硅能实现较好的粘附，但对疏水界面的碳材料，粘附力不足，使得大体积膨胀的过程中，活性物质和导电添加剂之间失去电连接，降低了电池的电化学性能，成为其目前商业化的一大瓶颈。因此，需要设计开发一种导电性好的同时具有粘硅和粘碳功能的粘合剂，解决硅基负极导电性差的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体化导电粘合剂及其制备方法和应用，解决现有技术中电极聚丙烯酸与导电添加剂粘附力不足的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种一体化导电粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、制备改性聚普朗尼克：

1.1、将摩尔比为1：1～3的聚普朗尼克和催化剂溶于CH₂Cl₂溶液，搅拌均匀后，获得混合溶液A；

1.2、向混合溶液A中加入丙烯酰氯进行反应，获得混合溶液B；聚普朗尼克和丙烯酰氯的摩尔比为1：(1～3)；

1.3、向混合溶液B中加入酸性调节剂进行反应，获得混合溶液C；

1.4、对混合溶液C进行透析，获得反应产物，对反应产物冷冻干燥，得到改性聚普朗尼克；

步骤2、制备聚普朗尼克-丙烯酸共聚物：

将改性聚普朗尼克溶于水中，再加入丙烯酸和引发剂，进行聚合反应，获得聚普朗尼克-丙烯酸共聚物；改性普朗尼克和丙烯酸摩尔比为(1～3)：(7～9)；

步骤3、将CNT和聚普朗尼克-丙烯酸共聚物按1：1～4质量比共混，冰浴下超声分散，得到所述一体化导电粘合剂。

进一步，在步骤1.1和步骤2中，反应时，向反应溶液中鼓入保护气体。

进一步，步骤1.1中，催化剂采用三乙胺，三乙胺的加入量与聚普朗尼克的摩尔比为1～3：1，催化剂的浓度为10～20wt％。

进一步，步骤1.2中，普朗尼克和丙烯酰氯的反应时间为8～12小时。