改性导电粘结剂及其制备方法以及负极极片、锂离子电池与流程

本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种改性导电粘结剂及其制备方法以及负极极片、锂离子电池。

背景技术：

1、随着能源危机的加剧和人们对环境的日益关注，绿色可持续储能技术的研究在储能行业得到了重视。电池作为我们小至日常生活，大到国家建设都是必需的。锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长、环境友好等优点而受到越来越多的关注。其主要由正极、负极、电解液以及隔膜组成。

2、负极作为其中一种不可或缺的材料，对于锂离子的可逆储存起着至关重要的作用。就目前而言，锂离子电池的负极材料主要还是以石墨为主，其具有成本低、工作电压低、导电性好、库伦效率高等优点而得到广泛的应用。但是由于其理论比容量只有372mah/g，实际应用的容量以接近理论容量，想进一步提高的想法已经很难实现了。而硅由于具有4200mah/g的高理论比容量被认为是下一代锂离子电池最有前途的负极候选材料之一。然而，由于硅的体积膨胀会造成电极结构稳定性较差，容量衰减快。硅碳的耦合实现硅的高比容量和碳的高导电性的良好结合，但对于硅的大体积变化的缓解有限，不能很好的保证电极的稳定性。

3、此时，一种合适的粘结剂就显得格外的重要，它是使电极材料颗粒间以及与集流体间紧密结合的中间体，是电极结构保持稳定的强有力保障。而对于常规粘结剂来说，其绝缘性与活性材料较差的电子传导性，通常需要添加导电剂分散在粘结剂中形成导电网络，加强导电添加剂与活性材料的电接触。然而，对于硅基负极这类材料来说，在充放电过程中随着li+脱/嵌过程的持续进行，大的体积变化会破坏电极的完整性，导致导电添加剂与活性材料发生脱离而失去电接触，从而导致容量的快速衰减和电池使用寿命的衰减。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提供一种改性导电粘结剂及其制备方法，使得所述改性导电粘结剂不仅能够提高粘结强度，而且还能够提高锂离子电池的循环性能，改善电池容量的衰减现象；

2、本申请的另外一个目的在于提供基于上述改性导电粘结剂制备的负极极片和锂离子电池。

3、为了解决上述技术问题/达到上述目的或者至少部分地解决上述技术问题/达到上述目的，在本申请第一个方面中，提供了一种改性导电粘结剂，由聚天冬氨酸(pasp)改性pedot:pss(聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐)复合而成。

4、可选地，所述聚天冬氨酸和pedot:pss的质量比为(1-3):1。

5、可选地，所述聚天冬氨酸的分子量为10000-12000。

6、作为本申请的第二个方面，提供了所述的导电粘结剂的制备方法，包括：

7、s1.制备聚天冬氨酸；

8、s2.将所述聚天冬氨酸溶解后与pedot:pss搅拌，获得所述导电粘结剂。

9、可选地，步骤s1包括：

10、以l-天冬氨酸、马来酸酐或马来酸氨盐为单体原料进行热缩合，生成中间体聚琥珀酰亚胺(psi)；

11、所述中间体聚琥珀酰亚胺在碱性条件下水解得到聚天冬氨酸的盐溶液，然后分离纯化，获得聚天冬氨酸。

12、可选地，所述热缩合以酸催化方式进行。

13、作为本申请的第三个方面，提供了一种负极极片，包括集流体和涂覆在集流体表面的干燥后负极浆料，所述负极浆料包括本申请所述的导电粘结剂。

14、作为本申请的第四个方面，提供了一种锂离子电池，包括正极极片、本申请所述的负极极片，以及隔膜和电解液。

15、作为本申请的第五个方面，提供了一种用电设备，包括本申请所述的锂离子电池，所述锂离子电池为所述用电设备提供电能。

16、作为本申请的第六个方面，还提供了所述的导电粘结剂在制备负极浆料、负极极片和锂离子电池中的应用。

17、本申请通过采用聚天冬氨酸对导电材料pedot:pss进行改性后作为一种导电粘结剂用于硅基负极材料，改性后的粘结剂既保留了材料本身的导电性，还具有优异的粘结强度，用于硅基负极时，能有效的缓解电极材料的膨胀，保障电极结构的稳定性，使活性材料颗粒间形成良好的电接触，提升电池的电化学性能及使用寿命。

技术特征：

1.一种改性导电粘结剂，其特征在于，由聚天冬氨酸改性pedot:pss复合而成。

2.根据权利要求1所述的导电粘结剂，其特征在于，所述聚天冬氨酸和pedot:pss的质量比为(1-3):1。

3.根据权利要求1或2所述的导电粘结剂，其特征在于，所述聚天冬氨酸的分子量为10000-12000。

4.权利要求1所述的导电粘结剂的制备方法，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1包括：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热缩合以酸催化方式进行。

7.一种负极极片，其特征在于，包括集流体和涂覆在集流体表面的干燥后负极浆料，所述负极浆料包括权利要求1-3任意一项所述的导电粘结剂。

8.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、权利要求7所述的负极极片，以及隔膜和电解液。

9.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求8所述的锂离子电池，所述锂离子电池为所述用电设备提供电能。

10.权利要求1-3任意一项所述的导电粘结剂在制备负极浆料、负极极片和锂离子电池中的应用。

技术总结本申请涉及锂离子电池领域，公开了一种改性导电粘结剂及其制备方法以及负极极片、锂离子电池。本申请提供的改性导电粘结剂由聚天冬氨酸改性PEDOT:PSS复合而成。本申请通过采用聚天冬氨酸对导电材料PEDOT:PSS进行改性后作为一种导电粘结剂用于硅基负极材料，改性后的粘结剂既保留了材料本身的导电性，还具有优异的粘结强度，用于硅基负极时，能有效的缓解电极材料的膨胀，保障电极结构的稳定性，使活性材料颗粒间形成良好的电接触，提升电池的电化学性能及使用寿命。技术研发人员：张显,王影,谈尚华,罗懿,张正,詹世英受保护的技术使用者：格力钛新能源股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2