一种导电助剂及其在锂离子电池硅负极中的应用制造技术

本发明专利技术公开一种导电助剂，具体为一种含有碳材料，聚季铵盐‑聚丙烯酸酯共聚物及含极性非离子基团的水溶性低聚物三种组分的导电助剂，其可应用于锂电池硅负极。其中聚季铵盐‑聚丙烯酸酯共聚物中聚季铵盐的部分可以很好解决新型碳材料在水中分散不均的问题，聚丙烯酸酯的部分则有利于锂离子的传输；聚季铵盐‑聚丙烯酸酯共聚物与碳材料之间的协同作用，可以有效抑制硅负极材料在循环过程中发生的体积变化而导致电极材料破碎；另外聚季铵盐‑聚丙烯酸酯共聚物与含极性非离子基团的水溶性低聚物可以在水性体系中形成互穿网络，更进一步强化了抑制硅负极膨胀的作用。

【技术实现步骤摘要】
一种导电助剂及其在锂离子电池硅负极中的应用
本专利技术涉及一种导电助剂，含有碳材料、聚季铵盐-聚丙烯酸酯共聚物及含极性非离子基团的水溶性低聚物三种组分，可作为锂电池硅负极的导电助剂。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度高、自放电小、工作电压范围宽、无记忆效应、使用寿命长、无环境污染等优点，已广泛应用电子产品和电动汽车以及储能领域，目前负极材料的应用主要以传统石墨材料为主，但石墨比容量已接近372mAh/g的理论值，难有提升的空间，限制了锂离子电池的能量密度，难以满足日益增长的能量密度需求。所以急需开发其它新型负极材料来提高电池能量密度。硅被认为最有可能替代石墨的新型负极材料之一，因为硅的理论比容量为4200mAh/g，远高于石墨材料的比容量，且硅的电压平台略高于石墨，在充电时不会引起表面析锂，安全性能更好，另外硅的来源广泛，存储丰富。但是硅负极也面临严重的问题，首先，硅自身的电导率较低，不能直接作为负极使用；其次，硅材料使用过程中体积变化大(约300％)，从而易使材料逐渐粉化，造成结构坍塌，最终导致电极活性物质与集流体脱离，丧失电接触，导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种导电助剂，其特征在于，所述导电助剂含有如下质量份数的组分：/n碳材料 100份，/n聚季铵盐-聚丙烯酸酯共聚物 10-50份，/n含极性非离子基团的水溶性低聚物 1-20份。/n

【技术特征摘要】
1.一种导电助剂，其特征在于，所述导电助剂含有如下质量份数的组分：
碳材料100份，
聚季铵盐-聚丙烯酸酯共聚物10-50份，
含极性非离子基团的水溶性低聚物1-20份。


2.根据权利要求1所述的导电助剂，其特征在于，所述碳材料是导电石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维、乙炔黑、富勒烯中的一种以上。


3.根据权利要求1所述的导电助剂，其特征在于，所述聚季铵盐-聚丙烯酸酯共聚物具有下述通式(T1)所示的结构或通式(T2)所示的结构：



通式(T1)中，R1为氢、烷基、环烷基、芳基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基、氧芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R2为直接键合、亚烷基、亚环烷基、亚芳基、硅亚烷基、酯基、酮基、酰胺基、氧亚烷基、氧亚芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R3为烷基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R5为氢、烷基、环烷基、芳基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基、氧芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，A1为烷基、环烷基、芳基、硅烷基中的任一种或其衍生基团中的任一种，m1、n1独立为大于等于50的整数，X1-为氯离子、溴离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、双三氟甲磺酰亚胺根离子中的一种；
通式(T2)中，R4为烷基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R6为氢、烷基、环烷基、芳基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基、氧芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，A2为烷基、环烷基、芳基、硅烷基中的任一种或其衍生基团中的任一种，m2、n2独立为大于等于50的整数，X2-为氯离子、溴离子、四氟硼酸根离子、六氟磷酸根离子、双三氟甲磺酰亚胺根离子中的一种。


4.根据权利要求3所述的导电助剂，其特征在于，所述通式(T1)中，R1为氢、烷基、芳基、硅烷基、酯基、酮基、氧烷基、氧芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R2为直接键合、亚烷基、亚芳基、酯基、酰胺基、氧亚烷基、氧亚芳基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R3为烷基、硅烷基、氧烷基中的任一种或其衍生基团中的任一种，R5为氢、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈桥，张艺伟，川崎学，
申请(专利权)人：东丽先端材料研究开发中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31