[发明专利]一种导电粘结剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于高分子化合物技术领域，具体涉及一种导电粘结剂及其制备方法和应用。本发明提供的导电粘结剂，不溶于水，能在水里稳定存在，能够应用于水系离子电池体系中；并且具有增强的粘结性与导电性以及导离子性，能够使水性离子电池在保持原来柔性特性的基础上更好的发挥电池容量。与商业化不导电的PVDF粘结剂相比，使用本发明提供的导电粘结剂的电池具有更小的阻抗，更好的导电性；具有更小的电压极化，更高的电池充放电容量，更稳定的循环性能。

技术领域

本发明属于高分子化合物技术领域，具体涉及一种导电粘结剂及其制备方法和应用。

背景技术

为了促进清洁、可再生能源的广泛储存，研究性能优异、长循环寿命的廉价能源储存材料和器件正变得越来越重要。而可再生能源非常丰富，包括风能、太阳能、地热能等，这些新能源转换的电能需要储存起来加以利用，因此储能器件未来具有非常广阔的发展空间。

与锂离子电池相比，锌离子电池是一类很有前途的水系电池，它具有储量丰富、成本低、析氢过电势高、比能量高、能量密度高等优点。此外，与铅酸电池和镍镉电池相比，锌离子电池是无毒和无腐蚀性的。在水系锌离子电池家族中，含有中性电解液的Zn-MnO₂二次电池以其低成本、高安全性、绿色环保和高能量密度等优点在储能领域受到广泛关注，而且锌锰电池已经被证明具有很高的能量密度和循环稳定性，这使得它们非常适合作为柔性电池应用于柔性可穿戴器件。

但水系二次电池目前尚处在实验室试验以及工厂研发阶段，技术仍不成熟。对于水系柔性二次电池而言，目前使用的柔性集流体大多为碳布、碳纸等导电、轻柔类物质。使用的粘结剂以商业化的聚偏氟乙烯 Poly(vinylidene fluoride)，英文缩写PVDF，以及聚四氟乙烯Polytetrafluoroethylene，英文缩写PTFE为主；但这两种粘结剂仍然存在粘结性有限以及不导电的问题，在制作极片过程中，当提高活性物质载量时，会出现极片掉粉严重的现象以及倍率性能较差的问题。

因此，为了促进柔性水系二次电池体系的发展，开发不溶于水的、粘结性好的导电粘结剂是其中的关键所在。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的不溶于水的粘结剂仍然存在粘结性有限以及不导电等问题缺陷，从而提供一种导电粘结剂及其制备方法和应用。

为此，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种导电粘结剂，具有如式I或式II所示结构：

式I，

式II；

其中，M1为一价金属；M2为二价金属；

m的取值范围为1-100，n取值范围为1-100，p的取值范围为1-100。

可选的，所述M1选自锂，钠，钾中的至少一种。

可选的，所述M2选自锌，镁，钙，铜，锰中的至少一种。

本发明还提供一种上述的导电粘结剂的制备方法，合成路线包括：

（1）：；

和/或，还包括步骤（2）：

。

可选的，所述化合物（u）的合成路线为：

，其中，X选自F，Cl，Br，I中的一种；

和/或，所述合成化合物（u）的合成反应包括以下步骤：将化合物（t），化合物（h）和化合物（o）混合，与含季铵卤化物和碱金属碳酸盐的溶剂混合，加入四(三苯基磷)钯在保护气氛下回流反应1-3天，分离，得到化合物（u）；

和/或，所述化合物（t），化合物（h）和化合物（o）三者的摩尔比为m：p：n；