CN117050689B - 一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 - Google Patents
一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117050689B CN117050689B CN202310941929.3A CN202310941929A CN117050689B CN 117050689 B CN117050689 B CN 117050689B CN 202310941929 A CN202310941929 A CN 202310941929A CN 117050689 B CN117050689 B CN 117050689B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- conductive polymer
- solution
- negative electrode
- polymer adhesive
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 10
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 claims abstract description 10
- ZCXANRFELYORDX-UHFFFAOYSA-N n-benzyladamantan-2-amine Chemical compound C1C2CC(C3)CC1CC3C2NCC1=CC=CC=C1 ZCXANRFELYORDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000004584 polyacrylic acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 37
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 32
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229920005598 conductive polymer binder Polymers 0.000 claims description 6
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 claims description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims description 4
- 239000011267 electrode slurry Substances 0.000 claims description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 19
- -1 lithium hexafluorophosphate Chemical compound 0.000 description 13
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 7
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 5
- 239000011863 silicon-based powder Substances 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 description 3
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910015872 LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000006138 lithiation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- AUEWTJXOBFEOML-UHFFFAOYSA-N n-(2-adamantyl)benzamide Chemical compound C1C2CC(C3)CC1CC3C2NC(=O)C1=CC=CC=C1 AUEWTJXOBFEOML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005543 nano-size silicon particle Substances 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 4-[1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-(4-hydroxy-3-prop-2-enylphenyl)propan-2-yl]-2-prop-2-enylphenol Chemical group C1=C(CC=C)C(O)=CC=C1C(C(F)(F)F)(C(F)(F)F)C1=CC=C(O)C(CC=C)=C1 QGHDLJAZIIFENW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910012851 LiCoO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010707 LiFePO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910015643 LiMn 2 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000011884 anode binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000006256 anode slurry Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011883 electrode binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000007709 nanocrystallization Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000012855 volatile organic compound Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
- H01M4/622—Binders being polymers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J11/00—Features of adhesives not provided for in group C09J9/00, e.g. additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09J—ADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
- C09J133/00—Adhesives based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Adhesives based on derivatives of such polymers
- C09J133/02—Homopolymers or copolymers of acids; Metal or ammonium salts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
- H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/134—Electrodes based on metals, Si or alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2203/00—Applications
- C08L2203/20—Applications use in electrical or conductive gadgets
- C08L2203/206—Applications use in electrical or conductive gadgets use in coating or encapsulating of electronic parts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)将1,3,5,7‑四(4‑苯甲氨基)‑金刚烷与聚丙烯酸溶于去离子水中，室温搅拌，形成溶液A；(2)过硫酸铵溶解在去离子水中，形成溶液B；(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置，以完成聚合和交联反应，真空过滤、洗涤，得到水凝胶；(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件下干燥，得到导电聚合物粘合剂。本发明采用该导电聚合物粘合剂得到的锂离子电池具有容量高、循环稳定性稿及使用寿命长等优点。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用。
背景技术
在锂离子电池负极材料的研究中,硅材料以其高达4200mAh g-1的理论比容量,成为近年来新能源电池领域的研究热点。但是在锂化/去锂化过程中,硅负极体积变化高达300％,导致快速的容量衰减和较短的循环寿命。为了提升硅负极的循环稳定性，科学界在硅材料纳米化、硅复合材料设计与制备、新型电解液添加剂的开发和预锂化硅材料等方面作了一系列工作，显著提升了硅负极的循环寿命。相较一些制备过程复杂且成本较高的改性策略，通过合理设计的粘结剂来对硅负极进行改性更利于大规模生产，具有很好的实际应用潜力。但传统的聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂并不适用于硅负极，因其与硅材料和铜集流体之间存在弱的范德华相互作用。虽然，研究者们在设计制备硅负极粘结剂方面做出了巨大的努力，开发了许多有效提高硅循环性能的粘结剂。但是，如何通过粘结剂的合理设计以解决硅负极面临的低首效、低活性物质含量和低面容量的问题仍然是重大挑战。
粘结剂作为能量存储装置中的重要组成部分曾经在很长一段时间受到了科学界的忽视。目前，研究人员已经认识到粘结剂对电极的电化学性能起着至关重要的作用。尤其是对于充放电循环中具有极高体积膨胀的硅负极，合理设计的先进粘结剂可以大大的改善其循环寿命。同时，相较一些制备过程复杂且成本较高的改性策略，通过合理设计的粘结剂来对硅负极进行优化更利于大规模生产，具有更好的实际应用潜力。为此以硅基负极粘结剂为代表的粘结剂的研究成为了目前储能界的研究热点之一。
鉴于此，本发明特提出一种锂离子电池硅负极用的导电聚合物粘合剂的制备方法，制备得到的聚合物粘合剂与硅粉结合，避免硅粉在充放电过程中破碎后带来的容量衰减。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明特提出一种导电聚合物粘合剂的制备方法及其在锂电池硅负极材料中的应用，采用该导电聚合物粘合剂得到的锂离子电池具有容量高、循环稳定性稿及使用寿命长等优点。
为实现上述目的，本发明提供一种导电聚合物粘合剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷与聚丙烯酸(PAA)溶于去离子水中，室温搅拌，形成溶液A；
(2)过硫酸铵(APS)溶解在去离子水中，形成溶液B；
(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置，以完成聚合和交联反应，真空过滤、洗涤，得到水凝胶；
(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件下干燥，得到导电聚合物粘合剂。
优选地，所述1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷与聚丙烯酸的质量比为0.05-1，所述溶液A的浓度为20g/L-200g/L。
优选地，步骤(2)所述过硫酸铵的加入量为所述1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷的质量的1:3。
优选地，步骤(3)中所述静置的时间为6-24h。在静置的过程中，1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷在APS的作用下发生聚合，然后聚合后的聚合链上能够与多条PAA分子与相连，形成整体的大分子结构，形成的大分子粘合剂在与硅负极材料作用后，当硅粉在充放电过程中破碎之后，因为硅与粘合剂的大分子相连，因为破碎后的硅粉仍可以作为一个整体，避免硅粉破碎带来的体积膨胀等问题，提高了锂离子电池的高容量和循环性能。
优选地，步骤(4)中所述干燥的温度为80-100℃，干燥时间为1-12h。
本发明的另一目的为提供一种所述方法制备的导电聚合物粘合剂在锂电池负极中的应用，将所述导电聚合物粘合剂和硅基负极材料混合用于制备锂电池的负极极片。
具体地，将所述导电聚合物粘合剂和硅基负极材料在去离子水中混合，形成负极浆料，然后涂布在铜箔上，烘干切片，得到锂电池负极极片。
有益效果：
(1)本发明利用1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷在APS的作用下发生聚合，然后聚合后的聚合链上能够与多条PAA分子与相连，形成大分子导电粘合剂，以增强硅纳米颗粒和粘合剂之间的机械电化学性能，使用该粘合剂制造的硅负极，其循环稳定性高，充放电效率高，可抑制电极膨胀。
(2)本发明制备的粘合剂和硅纳米颗粒之间增强的粘附力可以将颗粒紧密结合以形成坚固的电极，其制造的硅负极在长期循环中表现出出色的结构稳定性。
(3)本发明所制备的锂离子二次电池活性物质粘合剂为水系的，降低了毒害可挥发有机物的残留，提高了产品的使用安全性；操作简单，制作成本低廉，所需设备简便，易于大规模生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围内。
本发明扣式半电池的制备及测试过程如下：
将0.1-1g硅基负极材料(50nm-5um)与1-2g制备的导电聚合物在水溶液中混合，搅拌形成均匀的负极料浆。将该料浆均匀的涂布在铜箔上，然后100℃下烘干，辊压，冲片制得12nm圆形硅负极片。在100℃度的温度下真空干燥后，置于干燥氩气氛的手套箱中(手套箱中H2O和O2的含量低于0.1ppm)，与金属锂电极配对组装成扣式半电池，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v))，隔膜为聚丙烯。
实施例1
(1)将1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷0.3g与聚丙烯酸(PAA)1.5g溶于30mL去离子水中，室温搅拌30min，形成溶液A；
(2)过硫酸铵(APS)0.1g溶解在5mL去离子水中，形成溶液B；
(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置12h，以完成聚合和交联反应，真空过滤、去离子水洗涤，以去除多余的杂质和副产物，得到水凝胶；
(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件100℃温度下干燥6h，以除去多余的水分，得到导电聚合物粘合剂。
实施例2
(1)将1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷0.3g与聚丙烯酸(PAA)6g溶于30mL去离子水中，室温搅拌30min，形成溶液A；
(2)过硫酸铵(APS)0.1g溶解在5mL去离子水中，形成溶液B；
(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置24h，以完成聚合和交联反应，真空过滤、去离子水洗涤，以去除多余的杂质和副产物，得到水凝胶；
(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件100℃温度下干燥12h，以除去多余的水分，得到导电聚合物粘合剂。
实施例3
(1)将1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷0.3g与聚丙烯酸(PAA)0.3g溶于30mL去离子水中，室温搅拌30min，形成溶液A；
(2)过硫酸铵(APS)0.1g溶解在5mL去离子水中，形成溶液B；
(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置6h，以完成聚合和交联反应，真空过滤、去离子水洗涤，以去除多余的杂质和副产物，得到水凝胶；
(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件100℃温度下干燥4h，以除去多余的水分，得到导电聚合物粘合剂。
实施例4
取0.05g由实施例1制备的导电聚合物粘合剂溶于10mL去离子水中，加0.2g硅基负极材料(市售，购于浙江鑫铁金属材料有限公司)后搅拌均匀形成负极浆料后，用将该料浆均匀的涂布在铜箔上，然后在100℃下烘干，辊压，冲片制得12nm圆形硅负极片，在100℃的温度下真空干燥12h后，置于充满氩气的手套箱中(手套箱中H2O和O2的含量低于0.1ppm)，与金属锂电极配对组装成半电池，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v),隔膜用聚丙稀隔膜。
经测试，采用实施例1所得导电聚合物粘合剂制备得到的锂离子半电池在0.5C电流下充放电，首次可逆容量达3200mAh/g，且电极无掉料现象。经重复测试，采用实施例2-3所得导电聚合物粘合剂制备得到的锂离子半电池的充放电性能与实施例1差异不大。
实施例5
以实施例4制备得到的硅负极片，LiCoO2为正极，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v)),隔膜用聚丙稀隔膜，装配成全电池，进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例6
以实施例4制备得到的硅负极片，LiMn2O4为正极，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v)),隔膜用聚丙稀隔膜，装配成全电池，进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例7
以实施例4制备得到的硅负极片，LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2为正极，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v)),隔膜用聚丙稀隔膜，装配成全电池，进行性能测试，测试结果如表1所示。
实施例8
以实施例4制备得到的硅负极片，LiFePO4为正极，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v)),隔膜用聚丙稀隔膜，装配成全电池，进行性能测试，测试结果如表1所示。
对比例1-4
以PVDF粘合剂替代实施例4中的“导电聚合物粘合剂”制备得到的硅负极片，分别与LiCoO2、LiMn2O4、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2和LiFePO4作为正极装配成全电池，进行性能测试，测试结果如表1所示。
其中，电解液用1M六氟磷酸锂(EC/DMC/EMC＝1:1:1(v)),隔膜用聚丙稀隔膜。
表1各类电池的充放电性能参数和循环容量保持率
由表1可知，用本发明方法制备的导电聚合物粘合剂组装的锂离子二次电池在提高锂离子电池的安全性、循环稳定性以及延长使用寿命等方面具有明显的效果，可以被广泛的应用于锂离子电池的生产制造中。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.一种导电聚合物粘合剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷与聚丙烯酸溶于去离子水中，室温搅拌，形成溶液A；所述1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷与聚丙烯酸的质量比为0.05-1；
(2)过硫酸铵溶解在去离子水中，形成溶液B；所述过硫酸铵的加入量为所述1,3,5,7-四(4-苯甲氨基)-金刚烷的质量的1:3；
(3)将所述溶液A和所述溶液B混合，冰浴中静置6-24h，以完成聚合和交联反应，真空过滤、洗涤，得到水凝胶；
(4)将步骤(3)得到的水凝胶在真空条件下干燥，得到导电聚合物粘合剂。
2.根据权利要求1所述一种导电聚合物粘合剂的制备方法，其特征在于，所述溶液A的浓度为20g/L-200g/L。
3.根据权利要求1所述一种导电聚合物粘合剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述干燥的温度为80-100℃，干燥时间为1-12h。
4.一种如权利要求1-3任一项所述方法制备的导电聚合物粘合剂在锂电池负极中的应用，其特征在于，将所述导电聚合物粘合剂和硅基负极材料混合用于制备锂电池的负极极片。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，将所述导电聚合物粘合剂和硅基负极材料在去离子水中混合，形成负极浆料，然后涂布在铜箔上，烘干切片，得到锂电池负极极片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310941929.3A CN117050689B (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310941929.3A CN117050689B (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117050689A CN117050689A (zh) | 2023-11-14 |
| CN117050689B true CN117050689B (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=88658127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310941929.3A Active CN117050689B (zh) | 2023-07-28 | 2023-07-28 | 一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117050689B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1410474A (zh) * | 2001-10-08 | 2003-04-16 | 东华大学 | 聚苯胺－聚丙烯酸水凝胶的制备方法 |
| CN101210158A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 中南大学 | 电池或电容器用导电粘结剂及包含该导电粘结剂的电极用组合物 |
| KR20150107928A (ko) * | 2014-03-13 | 2015-09-24 | 한국세라믹기술원 | 리튬폴리아크릴레이트와 전도성 고분자를 포함하는 리튬이차전지 음극제조용 수계 결합제조성물 |
| JP2017076596A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 株式会社豊田自動織機 | 高分子化合物、中間組成物、負極電極、蓄電装置、負極電極用スラリー、高分子化合物の製造方法、及び負極電極の製造方法 |
| CN107078300A (zh) * | 2014-10-21 | 2017-08-18 | 株式会社丰田自动织机 | 高分子化合物、中间组合物、负极电极、蓄电装置、负极电极用浆料、高分子化合物的制造方法和负极电极的制造方法 |
| CN107673977A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-09 | 上海博栋化学科技有限公司 | 一种含金刚烷结构的芳香族二胺的制备方法 |
| KR20180048554A (ko) * | 2018-05-03 | 2018-05-10 | 인천대학교 산학협력단 | 폴리아크릴산과 폴리아닐린의 상호작용을 이용한 음극용 고분자 바인더 |
| CN108110234A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 沈阳化工大学 | 一种导电聚合物水凝胶及其制备方法与应用 |
| JP2018174038A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池負極用バインダー、リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 |
| CN109071709A (zh) * | 2016-04-21 | 2018-12-21 | 株式会社丰田自动织机 | 高分子化合物、中间组成物、负极电极、蓄电装置以及高分子化合物的制造方法 |
| CN110128650A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-16 | 珠海冠宇电池有限公司 | 一种导电聚合物粘结剂及其制备方法与应用 |
| CN112500563A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-16 | 四川普利司德高分子新材料有限公司 | 一种三维共轭导电聚苯胺的合成方法及作为锂离子电池负极粘结剂的应用 |
| CN114744200A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-12 | 湘潭大学 | 一种离子型交联聚合物、导电粘结剂及其制备方法和应用 |
| CN115216245A (zh) * | 2021-04-15 | 2022-10-21 | 恒大新能源技术(深圳)有限公司 | 粘结剂、电池极片及其制备方法、二次电池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116731635A (zh) * | 2023-05-05 | 2023-09-12 | 浙江工业大学 | 一种导电粘结剂及其制备方法和应用 |
-
2023
- 2023-07-28 CN CN202310941929.3A patent/CN117050689B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1410474A (zh) * | 2001-10-08 | 2003-04-16 | 东华大学 | 聚苯胺－聚丙烯酸水凝胶的制备方法 |
| CN101210158A (zh) * | 2006-12-26 | 2008-07-02 | 中南大学 | 电池或电容器用导电粘结剂及包含该导电粘结剂的电极用组合物 |
| KR20150107928A (ko) * | 2014-03-13 | 2015-09-24 | 한국세라믹기술원 | 리튬폴리아크릴레이트와 전도성 고분자를 포함하는 리튬이차전지 음극제조용 수계 결합제조성물 |
| CN107078300A (zh) * | 2014-10-21 | 2017-08-18 | 株式会社丰田自动织机 | 高分子化合物、中间组合物、负极电极、蓄电装置、负极电极用浆料、高分子化合物的制造方法和负极电极的制造方法 |
| JP2017076596A (ja) * | 2015-10-15 | 2017-04-20 | 株式会社豊田自動織機 | 高分子化合物、中間組成物、負極電極、蓄電装置、負極電極用スラリー、高分子化合物の製造方法、及び負極電極の製造方法 |
| CN109071709A (zh) * | 2016-04-21 | 2018-12-21 | 株式会社丰田自动织机 | 高分子化合物、中间组成物、负极电极、蓄电装置以及高分子化合物的制造方法 |
| JP2018174038A (ja) * | 2017-03-31 | 2018-11-08 | Tdk株式会社 | リチウムイオン二次電池負極用バインダー、リチウムイオン二次電池用負極及びこれを用いたリチウムイオン二次電池 |
| CN107673977A (zh) * | 2017-09-29 | 2018-02-09 | 上海博栋化学科技有限公司 | 一种含金刚烷结构的芳香族二胺的制备方法 |
| CN108110234A (zh) * | 2017-12-13 | 2018-06-01 | 沈阳化工大学 | 一种导电聚合物水凝胶及其制备方法与应用 |
| KR20180048554A (ko) * | 2018-05-03 | 2018-05-10 | 인천대학교 산학협력단 | 폴리아크릴산과 폴리아닐린의 상호작용을 이용한 음극용 고분자 바인더 |
| CN110128650A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-16 | 珠海冠宇电池有限公司 | 一种导电聚合物粘结剂及其制备方法与应用 |
| CN112500563A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-16 | 四川普利司德高分子新材料有限公司 | 一种三维共轭导电聚苯胺的合成方法及作为锂离子电池负极粘结剂的应用 |
| CN115216245A (zh) * | 2021-04-15 | 2022-10-21 | 恒大新能源技术(深圳)有限公司 | 粘结剂、电池极片及其制备方法、二次电池 |
| CN114744200A (zh) * | 2022-05-11 | 2022-07-12 | 湘潭大学 | 一种离子型交联聚合物、导电粘结剂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Swelling Behaviors of Polyaniline-Poly(Acrylic Acid) Hydrogels;张幼维 等;《Journal of Donghua University(English Edition)》;第22卷(第02期);100-104 * |
| 用于硅基负极材料的新型 PAA/PANi复合粘结剂的研究;叶利强 等;《电源技术》;第41卷(第11期);1526-1527 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117050689A (zh) | 2023-11-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106654235B (zh) | 一种复合石墨材料、其制备方法及包含该复合石墨材料的锂离子电池 | |
| Yao et al. | 5, 7, 12, 14-Pentacenetetrone as a high-capacity organic positive-electrode material for use in rechargeable lithium batteries | |
| CN106602067B (zh) | 一种石墨基复合材料、其制备方法及包含该复合材料的锂离子电池 | |
| CN111710849B (zh) | 一种锂离子/钠离子电池负极用ZnS/SnS@NC中空微球负极材料及其制备方法 | |
| CN103187556B (zh) | 锂离子电池及其负极材料、制备方法 | |
| CN111129457A (zh) | 一种水性三元正极浆料及其制备方法 | |
| CN111009645A (zh) | 一种石墨烯基/AlPO4复合包覆改性高镍三元正极材料的方法 | |
| CN111252757A (zh) | 利用废旧锂离子动力电池制备石墨烯的方法 | |
| CN103762348A (zh) | 锂离子电池负极材料SnSbCu/MCMB/C核壳结构及其制备方法 | |
| CN102569724A (zh) | 一种用于锂离子电池正极的复合材料的制备方法 | |
| CN117050689B (zh) | 一种导电聚合物粘合剂的制备方法及应用 | |
| CN103022426A (zh) | 大容量汽车用磷酸铁锂锂离子电池正极极片的制备方法 | |
| CN115924875A (zh) | 一种高压实磷酸锰铁锂正极材料的制备方法及其产品 | |
| CN115275196A (zh) | 一种导电粘结剂及其制备方法、正极片和二次电池 | |
| CN113526486A (zh) | 一种超高硫含量硬碳材料及其制备方法与应用 | |
| CN108199046B (zh) | 粘结剂及锂离子电池 | |
| CN104659356A (zh) | LiNixCoyMnl-x-yO2无酸铅锂二次电池及其制备方法 | |
| CN117363275B (zh) | 一种耐高压共聚物粘结剂及其制备方法和锂离子电池 | |
| CN113461848B (zh) | 一种锂电池负极保护聚甲基丙烯磺酸锂的制备及应用 | |
| CN117038983A (zh) | 一种锂离子电池粘结剂的制备方法及应用 | |
| CN113140816B (zh) | 用于长寿命和高倍率性能钠离子电池的p2型层状氧化物正极与醚类电解液体系 | |
| CN115911306B (zh) | 一种高能量密度石墨复合材料及其制备方法 | |
| CN104282904B (zh) | 一种改善磷酸铁锂正极材料加工性能和循环性能的方法 | |
| CN110400924B (zh) | 一种锂离子动力电池负极材料及其制备方法 | |
| CN117293272A (zh) | 一种锂离子电池正极 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |