【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电化学储能，具体涉及粘结剂、其制备方法、电极极片、电化学装置及电子设备。
技术介绍
1、锂离子电池(libs)具有能量密度高、平均输出电压高、工作温度范围宽、循环性能优异、使用寿命长等优点，是当代最重要的电化学储能技术之一。近年来，随着新能源汽车的推广应用，人们对高能量密度锂离子电池的需求越来越迫切。然而，现有的常见商用的石墨负极材料已逐渐不能满足更高能量密度和功率密度的要求，急需开发高容量高循环稳定的锂离子电池负极材料。
2、硅负极材料的理论容量高达4200mah/g，是目前商用石墨负极的十倍，被认为是下一代最富前景的锂离子电池负极材料。同时，硅负极材料的嵌锂电压平台较低(0.5vvs.li/li+)，相比于石墨负极材料而言，硅负极材料不易形成锂枝晶，能有效提高电池安全性。然而，硅负极在嵌锂和脱锂过程中存在巨大的体积变化，在完全嵌锂的状态下，硅的体积膨胀可能会超过300％，巨大的体积膨胀会破坏电池结构，造成活性物质脱落，进而导致容量衰减、循环性能差、库伦效率低等问题，限制了其进一步商业化应用。
3、为解决体积膨胀问题，人们尝试通过硅负极纳米结构设计、硅碳复合、加入电解液添加剂和开发新型粘结剂等。结构改性策略能够在一定程度上缓解硅基负极材料的体积膨胀问题，但制备成本较高、合成工艺复杂，严重限制了进一步推广应用。虽然粘结剂在电极材料中占比不大，其本身不具备容量，但对电池匀浆粘稠度、涂布的粘附性能，电极的机械性能等方面起着至关重要的作用。粘结剂能够在硅负极表面有效地缓释在充放电过程中产生的应力-
4、优异的硅粘结剂通常应具有如下特点：(1)优异的粘结性能，将活性材料与导电剂集流体连接在一起，维持硅负极的完整性，并提供连续的导电通路；(2)良好的化学稳定性，在电池的电压工作范围内不会被氧化或者还原，不易与其他材料发生反应；(3)良好的增稠性和分散性，匀浆时使导电剂与活性物质混合均匀；(4)环境友好、无毒无害、成本低廉。
5、近年来，有大量硅粘结剂的研究被报道。但仍存在机械性能差、粘结性能不足、热稳定性差等，导致制成的电极极片组装成的锂离子电池的循环性能不佳。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供粘结剂、其制备方法、电极极片、电化学装置及电子设备，以解决现有的粘结剂机械性能差、粘结性能不足、热稳定性差，导致制成的电极极片组装成的锂离子电池的循环性能不佳等技术问题。
2、第一个方面，本专利技术提供一种粘结剂，所述粘结剂呈由羧甲基改性田菁胶和海藻酸盐通过四硼酸盐交联形成的三维交联网络结构。
3、可选地，所述羧甲基改性田菁胶与海藻酸盐的质量比为0.1：10。
4、可选地，所述羧甲基改性田菁胶与四硼酸盐的质量比为0.1:10。
5、第二个方面，本专利技术提供如上所述粘结剂的制备方法，包括以下步骤：
6、s1.对田菁胶进行羧甲基改性，得到羧甲基改性田菁胶；
7、s2.混合羧甲基改性田菁胶、海藻酸盐和四硼酸盐，并进行交联反应，随后洗涤、干燥，得到所述粘结剂。
8、可选地，步骤s1中，对田菁胶进行羧甲基改性，包括：于碱的醇溶液中混合田菁胶和氯乙酸，并反应，调节至6-8，过滤，洗涤所得滤渣，并烘干，得到所述羧甲基改性田菁胶。
9、可选地，步骤s1中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或二者的混合物。
10、可选地，步骤s1中，所述醇包括乙醇、异丙醇和丙三醇中的至少一种。
11、可选地，步骤s1中，于碱的醇溶液中混合田菁胶和氯乙酸，并反应包括：
12、s1.1混合田菁胶与醇，搅拌下加入碱液进行碱化处理，得到反应液；
13、s1.2混合氯乙酸与醇，搅拌下加入碱液，得到混合液；
14、s1.3滴加部分混合液于反应液中，搅拌反应，再滴加剩余混合液于反应液中，继续反应。
15、可选地，步骤s1中，所述烘干的温度为50-100℃，优选为60-100℃；烘干的时长为2-10h，优选为3-10h。
16、可选地，步骤s1.1中，所述碱液的浓度为20wt％-30wt％，优选为22wt％-30wt％。
17、可选地，步骤s1.1中，所述碱化处理的时长为0.5-3h，优选为1-3h。
18、可选地，步骤s1.2中，所述碱液的浓度为5wt％-45wt％，优选为10wt％-45wt％。
19、可选地，步骤s1.3中，所述搅拌的时长为0.5-6h，优选为1-6h。
20、可选地，步骤s1.3中，所述反应的温度为50-70℃，优选为55-70℃；反应的时长为0.5-3h，优选为1-3h。
21、可选地，步骤s1.3中，所述继续反应的温度为50-70℃，优选为55-70℃；继续反应的时长为0.5-4h，优选为1-4h。
22、可选地，步骤s2中，所述交联反应的温度为40-100℃，优选为50-100℃；交联反应的时长为0.5-8h，优选为1-8h。
23、可选地，步骤s2中，所述干燥的温度为50-100℃，优选为60-80℃；干燥的的时长为2-12h，优选为3-10h，更优选为8h。
24、第三个方面，本专利技术还提供一种电极极片，所述电极极片包括如上所述粘结剂或根据如上所述的制备方法制得的粘结剂。
25、第四个方面，本专利技术还提供一电化学装置，所述电化学装置包括如上所述电极极片。
26、第五个方面，本专利技术还提供一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的电化学装置。
27、如上所述，本专利技术的粘结剂、其制备方法、电极极片、电化学装置及电子设备，具有以下有益效果：
28、本专利技术中，田菁胶在碱性环境下碱化，成为碱性田菁胶，随后碱化田菁胶与氯乙酸反应，羧甲基取代部分羟基形成羧甲基田菁胶盐，最后羧甲基田菁胶与海藻酸钠依靠四硼酸钠结合生成三维交联杂化粘结剂海藻酸钠-四硼酸钠-羧甲基田菁胶交联产物cssa，而该三维交联杂化粘结剂海藻酸钠-四硼酸钠-羧甲基田菁胶交联产物cssa具有大量的极性官能团，可通过与锂离子的结合提升锂离子的传输速率。
29、本专利技术中，通过分子修饰与杂化交联双重改性相结合，构建出三维交联网络结构，增加了作用位点，避免了线性链的滑移，显著提高了粘结剂的机械性能。该交联杂化网络结构的构建能够有效地抑制硅基负极材料的体积变化，提升电化学装置的长循环稳定性能。
30、本专利技术中，利用四硼酸钠的交联功能，使两种多糖粘结剂通过形成了三维交联网络，为锂离子搭建了快速转移通道，该粘结剂制成的负极极片表现出最小的极化，这与其高的离子导电性和低阻抗相对应。
31、本专利技术中，粘结剂的剥离强度和机械性能优异，有利于缓解各向应力，保持负极极片的完整。
32、本专利技术的粘结剂用作硅基负极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂呈由羧甲基改性田菁胶和海藻酸盐通过四硼酸盐交联形成的三维交联网络结构。
2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述羧甲基改性田菁胶与海藻酸盐的质量比为0.1:10。
3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述羧甲基改性田菁胶与四硼酸盐的质量比为0.1：10。
4.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，对田菁胶进行羧甲基改性，包括：于碱的醇溶液中混合田菁胶和氯乙酸，并反应，调节至6-8，过滤，洗涤所得滤渣，并烘干，得到所述羧甲基改性田菁胶。
6.如权利要求5所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述碱包括氢氧化钠、氢氧化钾或二者的混合物；
7.如权利要求6所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤S1.1中，所述碱液的浓度为20wt％-30wt％；
8.一种电极极片，其特征在于，所述电极极片包括如权利要求1-3任一项所述粘结剂和/或根据权利要求4-7任一项所述的制备方法制
9.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括如权利要求8所述电极极片。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求9所述的电化学装置。
...【技术特征摘要】
1.一种粘结剂，其特征在于，所述粘结剂呈由羧甲基改性田菁胶和海藻酸盐通过四硼酸盐交联形成的三维交联网络结构。
2.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述羧甲基改性田菁胶与海藻酸盐的质量比为0.1:10。
3.如权利要求1所述的粘结剂，其特征在于，所述羧甲基改性田菁胶与四硼酸盐的质量比为0.1：10。
4.一种粘结剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的粘结剂的制备方法，其特征在于，步骤s1中，对田菁胶进行羧甲基改性，包括：于碱的醇溶液中混合田菁胶和氯乙酸，并反应，调节至6-8，过滤，洗涤所得滤渣，并烘干，得到所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐静静，蔡兴云，史浩飞，朴明星，
申请(专利权)人：国科大重庆学院，
类型：发明
国别省市：
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