[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，导电粘结剂的结构式如下：本申请的粘结剂的咪唑主链上连接有羧基、PEG链段和聚苯胺链段，使得该导电粘结剂具有优异的粘结性能、离子传导性能和导电性能。有利于提高硅颗粒的稳定性和适应硅颗粒的体积变变化，同时有利于传导锂离子；并且有利于硅负极始终保持电连接，进而提高硅负极的循环使用寿命。

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

随着锂离子电池在混合动力车、纯电动车及储能设备中的应用，发展高能量密度的电池已经成为研究的重点。硅负极的理论容量高达4200mAh/g，远高于传统石墨类负极材料，被认为是发展高能量密度电池良好的负极材料。然而，硅材料在循环过程中会发生显著的体积变化，造成硅颗粒粉化并与导电剂或集流体分离，使部分硅颗粒失去电连接而成为“死”硅，从而导致电池容量快速衰减。

现有的硅负极由硅活性物质、导电剂和粘结剂组成，其中，通常使用高分子化合物作为粘结剂，以维持硅电极的结构稳定性。但是现有常用的粘结剂仅用于将硅活性物质粘结在集流体上，没有导电性能；并且，现有的粘结剂无法传导锂离子，不利于锂离子在电极材料中的扩散和传输。

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，该导电粘结剂具有较高的粘接性、离子电导性和电子电导性，保证硅负极的结构稳定性和充放电循环稳定性，进而提高电池的循环寿命。

第一方面，本发明提供一种导电粘结剂，导电粘结剂的结构式如下：

其中，R选自双三氟甲基磺酸亚胺根、双氟磺酰亚胺根、高氯酸根、六氟磷酸根、六氟砷酸根、四氟硼酸根、二草酸硼酸根、二氟草酸硼酸根或者三氟甲基磺酸根中的一种；

m为1～20的整数；n为1～100的整数；

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

p为还原态聚苯胺占整个聚苯胺的摩尔比，p为0～1之间的任一小数。

作为可选的方案，0.1≤x≤0.9，0.05≤y≤0.45，0.05≤z≤0.45。

作为可选的方案，0.2≤x≤0.6，0.2≤y≤0.4，0.2≤z≤0.4。

作为可选的方案，0.4≤p≤0.7。

作为可选的方案，导电粘结剂的分子量为1000～1000000，优选为50000～500000。

第二方面，本发明提供一种第一方面的导电粘结剂的制备方法，包括如下过程：

将含有双胺基和羧基的化合物，以及双胺基封端的PEG溶解于溶剂中得到混合液I，将甲醛和乙醛的混合液滴加至混合液I，并加入酸液后，加热反应得到混合液II；

将苯胺和引发剂加入混合液II中，加热反应得到混合液III，将混合液III依次经过冷却、蒸馏以及洗涤过程得到含有酸根平衡阴离子的聚合物；

将含有酸根平衡阴离子的聚合物加入阴离子交换剂的水溶液中进行离子交换得到沉淀物；

将沉淀物经过洗涤和干燥过程得到导电粘结剂。

作为可选的方案，含有双胺基和羧基的化合物的结构式如下：

其中，m为1～20之间的任一整数。