[发明专利]导电粘结剂及其制备方法、硅负极、锂电池及车辆

说明书

本申请公开了一种导电粘结剂及其制备方法、硅负极、锂电池及车辆，导电粘结剂包括聚合物A和聚合物B；其中聚合物A包括含有磺酸基的聚合物链段和含有羧基的聚合物链段，聚合物B为导电聚合物，聚合物A的结构式如下：本申请的导电粘结剂具有良好的粘结性和导电性，能够在硅颗粒的周围构建交联的三维网络结构，有效地阻止硅颗粒发生不可逆的滑移、缓冲体积变化，从而保持电极的电连接和完整性，延长电池的使用寿命。

技术领域

本发明一般涉及锂电池技术领域，具体涉及一种导电粘结剂及其制备方法、硅负极、锂电池及车辆。

背景技术

随着锂离子电池越来越多地被应用于便携式电子产品、电动工具和车用电源等方面，市场对高能量密度锂离子电池的需求也越来越迫切。而显著提升锂离子电池的能量密度的技术方案之一就是将现有的石墨负极替换成硅负极。

传统的硅负极由硅活性物质、导电剂和粘结剂组成。其中，粘结剂用于将硅活性物质粘结在集流体上；导电剂用于确保导电性差的硅活性物质间的导电性，但是硅在充放电过程中存在巨大的体积变化(300％)，现有的导电剂和硅活性物质之间的相互作用较弱，容易使硅活性物质和导电剂分离，现有的粘结剂只具有粘结作用，不具有导电性，在硅活性物质和导电剂分离时，导致硅负极导电通路遭到破坏，从而导致电池容量和循环性能快速衰减。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种导电粘结剂及其制备方法、硅负极、锂电池及车辆，该导电粘结剂具有良好的导电性和良好的粘结能力，并且能够适应硅的体积变化，保证硅负极导电通路的完整性，进而延长电池的使用寿命。

第一方面，本发明提供一种导电粘结剂，导电粘结剂包括聚合物A和聚合物B；其中聚合物A包括含有磺酸基的聚合物链段和含有羧基的聚合物链段，聚合物B为导电聚合物，聚合物A的结构式如下：

其中，R₁、R₂和R₃各自独立地氢、卤素或C₁-C₆的烷基；

R₄和R₅各自独立地为C₀-C₆的亚甲基、C₆-C₁₂的芳基、C₆-C₁₂的环烷基、含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基、中的任一种；其中M和Q各自独立地为C₁-C₆的亚甲基、苯基、环己烷基、含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基中的任一种；

R₆选自-(CH₂)_p1-OH、-(CH₂)_p2-NH₂、C₀-C₆的烷基、含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基、其中Y选自氢、-(CH₂)_q1-OH、-(CH₂)_q2-NH₂、C₁-C₆的烷基、苯基、环己烷基、含有杂原子的C₂-C₁₀的烷基，p1、p2各自独立地为0-6的整数；q1、q2各自独立地为2-6的整数；

R₇选自氢或锂原子；

x、y和z为相应链段占整个聚合物的摩尔比，x、y、z各自独立地为0～1之间的任一小数，且x+y+z等于1.0；