一种硅基负极粘结剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种硅基负极粘结剂，所述粘结剂为由氟代有机酸修饰的两亲性嵌段共聚物，所述嵌段共聚物由两种预先制备得到的不同聚合物反应得到。所述粘结剂可有效抑制硅基负极的膨胀，使硅负极电池展现出良好的循环性能。所述制备方法合成方法简便，工艺简单，适用于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种硅基负极粘结剂及其制备方法
本专利技术属于电池材料领域，涉及一种负极粘结剂，尤其涉及一种硅基负极粘结剂及其制备方法。
技术介绍
随着新能源汽车的兴起，动力电池已然成为新能源汽车关键零部件，动力电池已成为整车厂重点关注甚至展开布局的一个领域。与传统燃油车相比，电动车更加环保，也得到国家的大力支持，工信部和发改委印发通知指出，到2020年，动力电池单体比能量要达到300wh/kg，要达到如此高的能量密度，传统石墨负极已经无能为力，目前，较为现实的方案就是选用硅基负极，相比而言，硅材料的理论克容量高达4200mAh/g(Li4.4Si)。另外，硅的嵌锂平台(0.2Vvs.Li+/Li)高于石墨，安全性能更高，储量丰富，环境友好。使用硅基负极的优势显而易见，然而，在实际应用过程中，最重要的缺陷是：硅基负极再充放电循环过程中，体积不断膨胀，最高可膨胀至300％，造成负极活性物质破裂分化，与电解液接触，SEI不断的破碎重构，消耗大量电解液，阻抗变大，循环性能不断裂化，最终导致电池失效。为了解决上述问题，科研人员采取合金化，纳米化以及包覆等手段，或者通过粘结剂匹配抑制了硅负极的体积膨胀，上述措施一定程度上缓解了硅基负极的体积膨胀，但还远远达不到使用要求。CN107611344A公开了一种锂电池硅基负极材料双重交联粘结剂、锂电池硅基负极材料及制备方法、电池负极和锂电池。所述双重交联粘结剂，包括聚丙烯酸和二异氰酸酯，该粘结剂通过添加入二异氰酸酯，室温条件下，实现二异氰酸酯与聚丙烯酸的羧基发生缩聚反应，对聚丙烯酸形成的具有网络结构的聚合物粘结剂起到进一步的稳固作用，实现双重交联。但该技术方案的双重交联粘结剂对硅基负极的膨胀抑制性差，在安全性上扔存在问题。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供一种硅基负极粘结剂及其制备方法，所述粘结剂可有效抑制硅基负极的膨胀，使硅负极电池展现出良好的循环性能。为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术目的之一在于提供一种硅基负极粘结剂，所述粘结剂为由氟代有机酸修饰的两亲性嵌段共聚物。作为本专利技术优选的技术方案，按照重量份计所述粘结剂的原料包括：嵌段共聚物4～10份，氟代有机酸4～10份以及第一溶剂30～50份。其中，嵌段共聚物的重量份可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，氟代有机酸的重量份可以是4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等，第一溶剂的质量份可以是30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份或50份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，按照重量份计合成所述嵌段共聚物的原料包括：第一聚合物5～9份，第二聚合物5～10份以及第二溶剂8～10份。其中，第一聚合物的重量份可以是5份、6份、7份、8份或9份等，第二聚合物的重量份可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份等，第二溶剂的重量份可以是8份、8.2份、8.5份、8.8份、9份、9.2份、9.5份、9.8份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，按照重量份计合成所述第一聚合物的原料包括：第一聚合单体7～10份，第一络合剂1～4份，氯化亚铜1～3份，第一引发剂0.05～0.1份以及第三溶剂7～10份。其中，第一聚合单体的重量份可以是7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等，第一络合剂的重量份可以是1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份或4份等，氯化亚铜的重量份可以是1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份或3份等，第一引发剂的重量份可以是0.05份、0.06份、0.07份、0.08份、0.09份或0.1份等，第三溶剂的重量份可以是7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，按照重量份计合成所述第二聚合物的原料包括：第二聚合单体6～10份，第二络合剂2～5份，氯化铜1～3份，铜粉0.05～0.4份，第二引发剂0.05～0.2份以及第四溶剂6～10份。其中，第二聚合单体的重量份可以是6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等，第二络合剂的重量份可以是2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份或5份等，氯化铜的重量份可以是1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份、2.2份、2.5份、2.8份或3份等，第二引发剂的重量份可以是0.05份、0.06份、0.08份、0.1份、0.12份、0.15份、0.18份或0.2份等，第四溶剂的质量份可以是6份、6.5份、7份、7.5份、8份、8.5份、9份、9.5份或10份等，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。作为本专利技术优选的技术方案，所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯或N-异丙基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：甲基丙烯酸叔丁酯和丙烯腈的组合、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的组合、甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸叔丁酯的组合、丙烯酸叔丁酯和N-异丙基丙烯酰胺的组合、N-异丙基丙烯酰胺和甲基丙烯酸叔丁酯的组合或甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯的组合等。优选地，所述第一配体包括三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶或五甲基二乙烯三胺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：三(2-二甲氨基乙基)胺和4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶的组合、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶和五甲基二乙烯三胺的组合、五甲基二乙烯三胺和三(2-二甲氨基乙基)胺的组合或三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶和五甲基二乙烯三胺的组合等。优选地，所述第三溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯仿或二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：二甲基亚砜和甲苯的组合、甲苯和四氢呋喃的组合、四氢呋喃和氯仿的组合、氯仿和二甲基甲酰胺的组合、二甲基甲酰胺和二甲基亚砜的组合或二甲基亚砜、甲苯和四氢呋喃的组合等。优选地，所述第二聚合单体包括丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或甲基丙烯酸正丁酯中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸甲酯的组合、甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈的组合、丙烯腈和甲基丙烯酸正丁酯的组合、甲基丙烯酸正丁酯和丙烯酸正丁酯的组合或丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯和丙烯腈的组合等。优选地，所述第二配体包括三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶或五甲基二乙烯三胺中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：三(2-二甲氨基乙基)胺和4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶的组合、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶和五甲基二乙烯三胺的组合、五甲基二乙烯三胺和三(2-二甲氨基乙基)胺的组合或三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶和五甲基二乙烯三胺的组合等。优选地，所述第四溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅基负极粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为由氟代有机酸修饰的两亲性嵌段共聚物。

【技术特征摘要】
1.一种硅基负极粘结剂，其特征在于，所述粘结剂为由氟代有机酸修饰的两亲性嵌段共聚物。2.根据权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，按照重量份计所述粘结剂的原料包括：嵌段共聚物4～10份，氟代有机酸4～10份以及第一溶剂30～50份。3.根据权利要求1或2所述的粘结剂，其特征在于，按照重量份计合成所述嵌段共聚物的原料包括：第一聚合物5～9份，第二聚合物5～10份以及第二溶剂8～10份。4.根据权利要求1-3任一项所述的粘结剂，其特征在于，按照重量份计合成所述第一聚合物的原料包括：第一聚合单体7～10份，第一络合剂1～4份，氯化亚铜1～3份，第一引发剂0.05～0.1份以及第三溶剂7～10份；优选地，按照重量份计合成所述第二聚合物的原料包括：第二聚合单体6～10份，第二络合剂2～5份，氯化铜1～3份，铜粉0.05～0.4份，第二引发剂0.05～0.2份以及第四溶剂6～10份。5.根据权利要求4所述的粘结剂，其特征在于，所述第一聚合单体包括甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯腈、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸叔丁酯或N-异丙基丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一配体包括三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶或五甲基二乙烯三胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第三溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯仿或二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第二聚合单体包括丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈或甲基丙烯酸正丁酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第二配体包括三(2-二甲氨基乙基)胺、4,4’-二壬基-2,2’-联吡啶或五甲基二乙烯三胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第四溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯仿或二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1-5任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述第二溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯仿或二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合。7.根据权利要求1-6任一项所述的粘结剂，其特征在于，所述氟代有机酸一氟乙酸、二氟乙酸、三氟乙酸、三氟丙酸、五氟丙酸或全氟丁酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述第一溶剂包括二甲基亚砜、甲苯、四氢呋喃、氯仿或二甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合。8.一种权利要求1-7任一项所述的粘结剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李辉，侯桃丽，王辉，苗培霜，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44