[发明专利]一种自修复的粘合剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自修复的粘合剂及其制备方法和应用，其制备方法为：将2氨基‑6甲基‑4[1H]‑嘧啶酮和六亚甲基二异氰酸酯按比例混合，并加热到45‑55℃，保温10‑20h，制备UPy‑isocyanate；将聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡以及UPy‑isocyanate溶解在氯仿中，溶解后加热到55‑65℃后保温10‑20h，回流后得到UPy‑PEG‑UPy粘合剂。本发明的优点在于粘合剂具有良好的自修复能力；在锂离子电池的电极制作时使用该粘合剂，可以利用其自修复性在每次去锂化的过程中把活性材料颗粒表面粘结剂层的微裂纹修复，避免纳米颗粒的团聚，延长了电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及涉及一种自修复的粘合剂及其制备方法和在锂离子电池中的应用，属于新能源特别是化学储能技术领域。

背景技术

锂离子电池具有单体电压高、比能量大、循环寿命长、对环境友好等突出优点，因而迅速在手机，笔记本电脑等便携式电子消费品市场占据重要位置，成为人们日常生活中不可或缺的重要组成部分。现在用的锂离子电池正极材料主要由钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料、富锂锰基材料等；负极材料主要是石墨，硅，钛酸锂等。

锂离子电池在使用过程中，电极材料在锂化过程中体积会膨胀，特别是对一些通过和锂的合金化来达到储锂功能的大比容量电极材料，例如硅，锡，等。这些材料的微米粉体在使用的过程中，由于反复的充放电导致体积的反复膨胀和收缩，电极材料破裂与集流体失去电接触，同时导致表面的SEI膜不断增厚，最终导致锂电池性能的下降，使用寿命缩短。研究人员尝试用纳米化的方法来改善这类电极的使用寿命，但是，纳米颗粒在反复的膨胀中会导致表面粘结剂层破裂，进而相互接触，发生电化学烧结，即电化学驱动的团聚。团聚后的大颗粒又会重复上述微米粉的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自修复的粘合剂及其制备方法和在锂离子电池中的应用，该粘合剂具有自修复功能，可以用来解决合金型电极材料在使用过程中体积膨胀所引起的问题。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种自修复的粘合剂，为UPy-PEG-UPy粘合剂，具体结构式如下：

式中，n为70～100之间的自然数。

本发明还提供一种自修复的粘合剂的制备方法，步骤包括

步骤一：将2氨基-6甲基-4[1H]-嘧啶酮[2-amino-6-methylpyrimidin-4(1H)-one]和六亚甲基二异氰酸酯(NCO-C₆H₁₂-NCO)按1:0.8-1.2的摩尔比混合，并加热到45-55℃，保温10-20h，制备UPy-isocyanate；

步骤二：将聚乙二醇(PEG)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)以及UPy-isocyanate溶解在氯仿中，其中聚乙二醇(PEG)、二月桂酸二丁基锡(DBTDL)和UPy-isocyanate之间的摩尔比为1:0.01-0.03:3-5，溶解后加热到55-65℃后保温10-20h，回流后得到UPy-PEG-UPy。

进一步改进在于，步骤一中，所述2氨基-6甲基-4[1H]-嘧啶酮和六亚甲基二异氰酸酯按1:1的摩尔比混合。

进一步改进在于，步骤一中，所述混合后加热到50℃，并保温16h制备UPy-isocyanate。

进一步改进在于，步骤二中，所述聚乙二醇、二月桂酸二丁基锡和UPy-isocyanate之间的摩尔比为1:0.02:4。

进一步改进在于，步骤二中，溶解后加热到60℃后保温16h，回流后得到UPy-PEG-UPy粘合剂。

本发明还提供一种上述自修复的粘合剂在锂离子电池中的应用。