一种锂离子电池硅基负极材料粘结剂及其制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112133916A(43)申请公布日2020.12.25(21)申请号202010825396.9(22)申请日2020.08.17(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号(72)发明人凌敏王洪勋梁成都张宝郑俊超李泽珩叶绍琛向宝锐(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人万尾甜韩介梅(51)Int.Cl.H01M4/62(2006.01)H01M4/134(2010.01)H01M10/0525(2010.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种锂离子电池硅基负极材料粘结剂及其制备方法和应用(57)摘要本发明提供一种锂离子电池硅基负极粘结剂及其制备方法和应用，所述的锂离子电池硅基负极粘结剂是通过海藻酸钠和聚丙烯酰胺的接枝共聚得到的一种超支化聚合物，聚丙烯酰胺赋予海藻酸钠弹性，海藻酸钠授予聚丙烯酰胺超分支骨架。该粘结剂制备工艺简单，价格低廉，具有高粘弹性和机械强度，能够有效抵抗硅负极材料在嵌锂/脱锂的过程中大体积膨胀，维持电极结构的完整性，提升电池的循环性能。因此，所述的粘结剂具有较高的性价比和较好的市场潜力。CN112133916ACN112133916A权利要求书1/1页1.一种锂离子电池硅基负极材料粘结剂，其特征在于，所述粘结剂由原料海藻酸钠和聚丙烯酰胺接枝共聚而成，所述的海藻酸钠和丙烯酰胺的质量比为1:2～4:1；所述海藻酸钠是一种线性阴离子杂多糖，其由β-D-甘露糖醛酸(β-D-mannuronic，M)和α-L-古洛糖醛酸(α-L-guluronic，G)按(1→4)键连接而成；所述丙烯酰胺的分子量为71.08，其纯度为99.0％。2.一种如权利要求1所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将海藻酸钠均匀分散于去离子水中，搅拌使其形成均匀的海藻酸钠溶液；(2)将过硫酸钾和亚硫酸氢钠配成混合溶液，得到引发剂溶液；(3)将丙烯酰胺溶解在去离子水中，得到丙烯酰胺溶液；(4)快速搅拌海藻酸钠溶液并通入高纯氮气排出氧气，使整个反应体系始终处于氮气氛围中，且整个反应过程采用水浴保持恒温状态；(5)通气0.5-5小时后，将引发剂溶液逐滴加入到海藻酸钠溶液中；待引发剂溶液滴完0.5-5小时后，再将丙烯酰胺溶液逐滴滴加到海藻酸钠溶液中，滴加完毕后，继续搅拌1-10个小时，停止加热，自然降至室温，然后关闭高纯氮气阀门，即可得到所述锂离子电池硅基负极材料粘结剂。3.根据权利要求2所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述海藻酸钠溶液中海藻酸钠的质量分数为0.5％-5％。4.根据权利要求2所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的引发剂溶液中溶质的质量分数为0.01％-10％，过硫酸钾和亚硫酸氢钠的质量比为1∶1～10∶1。5.根据权利要求2所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的丙烯酰胺溶液中溶质的质量分数为5％-50％。6.根据权利要求2所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中水浴的温度为20-80℃。7.根据权利要求2所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)中滴加速度均为1-20滴/分钟。8.一种如权利要求1所述的锂离子电池硅基负极材料粘结剂的应用，其特征在于，可用于制备锂离子电池负极极片。9.一种二次电池的负极极片，其特征在于，由集流体和负载在集流体上的负极浆料制成，所述负极浆料由负极活性材料、导电添加剂和采用权利要求2-7任一项所述的方法制备的粘结剂混合而成，其中，负极活性材料、导电添加剂和粘结剂的质量比为(70-80)∶(10-20)∶10。10.一种二次电池，其特征在于，包括负极极片、隔离膜、电解液以及如权利要求9所述的负极极片。2CN112133916A说明书1/6页一种锂离子电池硅基负极材料粘结剂及其制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池硅基负极材料粘结剂及其制备方法和应用。背景技术[0002]智能手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及新能源汽车的日益普及，促进了锂离子电池技术的发展和进步，同时对锂离子电池提出了更高的要求，如高能量密度、快速充放电等。传统的石墨负极理论能量低(375mAh/g)，高倍率充放电性能差等，其潜力无法进一步满足高能量密度锂离子电池的发展需求。此外，它的嵌锂电位非常接近锂的沉积电势，给电池带来了巨大的安全隐患。相比石墨而言，新兴的硅负极材料具有高能量密度(4200mAh/g)，并且嵌锂平台(0.2Vvs.Li+