本發(fā)明涉及鋰離子電池，特別是涉及一種高導電微膠囊及其制備方法和在硅負極中應用。
背景技術(shù)：
1、鋰離子電池(libs)作為一種高效的儲能技術(shù)，因其高能量密度、長循環(huán)壽命和低自放電率，在消費電子、電動汽車和儲能系統(tǒng)等領域得到了廣泛應用。隨著對更高能量密度的需求不斷增加，傳統(tǒng)的石墨負極材料(理論比容量為372mah/g)已逐漸難以滿足實際應用需求。因此，尋找高比容量的負極材料成為當前鋰離子電池研究的重點之一。
2、硅(si)作為一種極具潛力的負極材料，因其超高的理論比容量(4200mah/g，約為石墨的10倍以上)和較低的放電平臺(～0.45v?vs.li/li+)，吸引了眾多研究者的關注。然而，硅負極在實際應用中面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，硅在充放電過程中會發(fā)生顯著的體積變化，膨脹率可達300％左右；這種巨大的體積變化會導致電極結(jié)構(gòu)的破壞，使得硅顆粒從電極中脫落，從而增加電極與電解液之間的接觸阻抗，降低離子導電性。其次，硅的導電性較差，在充放電過程中容易形成不穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面(sei)層，進一步加劇了電極的容量衰減。這些因素共同作用，使得硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能難以滿足實際應用需求。
3、為了解決上述問題，研究者們已經(jīng)探索了多種策略。
4、其中，納米化處理是最早被提出的方法之一。通過將硅制備成納米結(jié)構(gòu)，可以有效縮短鋰離子的擴散路徑，緩解體積膨脹帶來的應力。此外，納米化處理工藝復雜，成本較高，限制了其大規(guī)模應用。
5、合金化是另一種改善硅負極性能的方法。通過將硅與其他金屬(如錫、鋁、鍺等)合金化，可以提高電極的導電性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。然而，合金化材料在充放電過程中也會經(jīng)歷體積膨脹，雖然膨脹程度相對純硅有所降低，但仍無法完全解決電極結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題。
6、硅碳復合材料也是近年來研究的熱點。通過將硅與碳材料復合，可以利用碳的高導電性和良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性來緩沖硅的體積膨脹。然而，碳材料的加入會占據(jù)一定的體積，從而降低電極的整體比容量。
7、除了上述方法，研究者們還嘗試通過引入導電或功能性添加劑來改善硅負極的性能。例如，添加導電聚合物、碳納米管、石墨烯等材料可以提高電極的導電性，緩解硅顆粒的體積膨脹。然而，這些添加劑的加入往往改善效果有限，存在添加劑分散性差、應力緩沖作用小、粘附性低等問題，導致硅負極的循環(huán)性能和倍率性能仍難以滿足實際應用需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對上述存在的問題或不足，為解決現(xiàn)有鋰離子電池硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能難以滿足實際應用需求的問題，本發(fā)明提供了一種高導電微膠囊及其制備方法和在硅負極中應用。本發(fā)明通過微膠囊技術(shù)合成包裹離子液體的聚苯乙烯外殼微膠囊，并將其作為添加劑引入硅負極的新思路，可顯著提升硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性和離子傳導性能，為高性能鋰離子電池負極材料的開發(fā)提供一種新的技術(shù)途徑。
2、一種高導電微膠囊及其制備方法，包括以下步驟：
3、步驟1、備料：
4、將聚苯乙烯和導電離子液體溶解在良溶劑中，形成油相溶液a。
5、將聚乙烯醇溶于去離子水中，形成水相溶液b，其中聚乙烯醇的質(zhì)量分數(shù)為1.5％-3％。
6、步驟2、按體積比0.5-1.5:1-2將步驟1準備的溶液a和溶液b在室溫下乳化完全。
7、步驟3、將步驟2所得產(chǎn)物離心，再使用去離子水和乙醇清洗后干燥，待其冷卻即得高導電微膠囊粉末。
8、優(yōu)選地，所述步驟1中導電離子液體為[emim][fsi]、[emim][tfsi]和[hmim][bf4]中的至少一種。
9、優(yōu)選地，所述步驟2中乳化條件具體為5500-6500rpm持續(xù)1-1.5h，并在大氣條件靜置12-15h。
10、優(yōu)選地，所述步驟3的干燥溫度為50-100℃。
11、優(yōu)選地，一種鋰離子電池硅負極，包括常規(guī)的鋰離子電池硅負極(硅顆粒、導電劑和粘結(jié)劑)材料組分，以及本發(fā)明提供的高導電微膠囊；其中，相對于硅的質(zhì)量，高導電微膠囊的添加量為2％-10％，高導電微膠囊均勻分散在鋰離子電池硅負極材料組分中。
12、離子液體(ils)因其獨特的物理化學性質(zhì)，如高熱穩(wěn)定性、高離子導電性和良好的電化學穩(wěn)定性，逐漸成為電化學儲能領域的研究熱點。離子液體作為電解質(zhì)或添加劑，已被證明可以顯著改善鋰離子電池的性能；然而，離子液體的高粘度限制了其在電極中的均勻分散，導致離子傳輸動力學緩慢，限制了其在鋰離子電池中的應用。
13、綜上所述，本發(fā)明首創(chuàng)的將導電離子液體封裝成微膠囊后，作為添加劑加入鋰離子電池的硅負極，使其從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，解決了離子液體分散性差的問題。其次，利用硅負極材料中的硅會發(fā)生體積膨脹這一負面因素，當硅發(fā)生體積膨脹時會導致微膠囊破裂，微膠囊破裂后流出的高粘度流體態(tài)導電離子液體：一方面可以有效地減輕硅顆粒膨脹引起的應力，并重建離子傳導路徑，顯著提高了硅負極的電化學性能；另一方面還利用了離子液體的高粘度特性使得膨脹后的硅顆粒不易脫落，使得導電通路的衰減變小。本發(fā)明極大的改善了現(xiàn)有鋰離子電池硅負極的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能難以滿足實際應用需求的問題，為鋰離子電池硅負極的應用提供了一種新的路徑。
1.一種高導電微膠囊的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權(quán)利要求1所述高導電微膠囊的制備方法，其特征在于：所述步驟1中導電離子液體為[emim][fsi]、[emim][tfsi]和[hmim][bf4]中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述高導電微膠囊的制備方法，其特征在于：所述步驟2中乳化條件具體為5500-6500rpm持續(xù)1-1.5h，并在大氣條件靜置12-15h。
4.如權(quán)利要求1所述高導電微膠囊的制備方法，其特征在于：所述步驟3的干燥溫度為50-100℃。
5.一種高導電微膠囊，其特征在于：采用如權(quán)1-4任一所述方法制備。
6.一種高導電微膠囊，其特征在于：應用于鋰離子電池的硅負極，硅負極包括硅顆粒、導電劑、粘結(jié)劑和微膠囊；相對于硅的質(zhì)量，高導電微膠囊的添加量為2％-10％，高導電微膠囊均勻分散在鋰離子電池硅負極材料組分中。