CN112349908B - 改性聚吡咯量子点微胶囊溶液及在制备硅电极中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池技术，旨在提供一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液及在制备硅电极中的应用。其制备方法为：氮气氛条件下向β‑环糊精溶液中加入吡咯，超声分散后逐滴加入双氧水，搅匀冷却到室温，得到聚吡咯量子点微胶囊溶液；将其加入硝酸锂水溶液中，搅拌均匀，得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。本发明通过吡咯‑环糊精包络物形成吡咯微胶囊，在双氧水的作用下形成聚吡咯量子点微胶囊；将其用于制备硅电极时，能原位完成三维聚吡咯量子点网络的构建；既防止了纳米硅团聚，又使纳米硅颗粒与三维聚吡咯量子点网络形成整体，并利用聚吡咯的导电性，改善了硅电极的导电性。在最少添加量下获得隔离纳米硅颗粒的目的，保证硅电极性能和高能量密度。
Description
技术领域
本发明是关于锂离子电池技术领域，特别是涉及一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液及在制备硅电极中的应用。
背景技术
锂离子电池能量密度高，对环境基本没有污染，是目前应用最广泛的二次电池。传统锂离子电池使用石墨作为负极材料，石墨嵌锂形成LiC6，比容量仅为372mAh/g；但硅嵌锂形成合金Li4.4Si，比容量高达4210mAh/g。使用硅电极代替传统石墨电极是锂离子电池突破目前能量密度瓶颈的重要发展方向。然而，硅材料的高容量嵌锂产生体积膨胀，导致硅材料粉化，从电极上脱落，造成活性物质损失，引起导电网络破坏，导致电极容量迅速下降，呈现极差的循环寿命。
研究表明，小粒径的硅或其合金无论在容量上还是在循环性能上都有很大的提高，当合金材料的颗粒达到纳米级时，充放电过程中的嵌锂体积膨胀会大大减轻，性能也会有所提高。但是纳米材料具有较大的表面能，容易发生团聚，反而会使充放电效率降低并加快容量的衰减，从而抵消了纳米颗粒的优点。采用氧化物作为前驱体，在充放电过程中氧化物首先发生还原分解反应，形成纳米尺度的活性金属，并高度分散在无定形Li2O介质中，从而抑制了体积变化，有效地提高了电极材料的循环性能。但是采用氧化物作为电极材料会由于还原分解反应而使不可逆容量损失较大。采用超细合金及活性/非活性复合合金体系，每个超细合金颗粒在充放电过程中的绝对体积变化较小，有利于材料的结构稳定性。然而超细材料在循环过程中发生剧烈团聚，不足以使电池的性能改善到实用化。利用“缓冲骨架”来补偿材料的膨胀，使其能保持良好的导电性能，可达到稳定纳米硅材料，防止其团聚。
通常硅电极靠粘结剂保持电极形状，防止活性物质从电极脱落，电极中分别使用了隔离材料和粘结剂。粘结剂通常是绝缘体，电极中添加粘结剂固然使电极的力学性能增加，但同时也导致电极的电子导电性下降，造成极大的阻抗，减小电极容量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液及在制备硅电极中的应用。
为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液，是通过下述步骤制备获得的：
(1)取10～50g的β-环糊精，在90℃下溶解于100mL的去离子水中，得到β-环糊精溶液；在氮气氛条件下加入0.90g～30g吡咯，超声振动分散5分钟；然后逐滴加入30wt％的双氧水2mL～10mL，搅拌均匀后冷却到室温，得到聚吡咯量子点微胶囊溶液；
(2)取10mL去离子水溶解1～2g硝酸锂，超声振动分散5分钟；然后加入步骤(1)所得聚吡咯量子点微胶囊溶液，搅拌均匀，得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
本发明中，所述超声振动的频率均为40kHz。
本发明进一步提供了一种改性聚吡咯量子点微胶囊，是将前述改性聚吡咯量子点微胶囊溶液进行冷冻干燥处理，得到粉末状的由环糊精包覆的改性聚吡咯量子点微胶囊；如将该改性聚吡咯量子点微胶囊加入去离子水中，经分散后能够重新得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
本发明还提供了一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液和改性聚吡咯量子点微胶囊在制备硅电极中应用方法，具体包括：
(1)按质量比85∶5∶5～20取纳米硅材料、乙炔黑和所述改性聚吡咯量子点微胶囊溶液，研磨混合均匀调制成糊状；将糊状混合物涂敷在铜膜表面，阴干后得到电极片；或者，
按质量比85∶5∶5～10取纳米硅材料、乙炔黑和所述改性聚吡咯量子点微胶囊，加适量去离子水研磨混合均匀调制成糊状，该过程中改性聚吡咯量子点微胶囊遇水重新形成微胶囊溶液；将糊状混合物涂敷到铜膜表面，阴干后得到电极片；
(2)在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将电极片压制成型；聚吡咯量子点微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；最终得到硅电极。
本发明进一步提供了利用前述方法制备获得的硅电极进一步制备锂离子电池的方法，包括：
(1)按质量比90∶5∶5取正极材料、乙炔黑和所述改性聚吡咯量子点微胶囊，加适量去离子水研磨混合均匀调制成糊状，该过程中改性聚吡咯量子点微胶囊遇水重新形成微胶囊溶液；
(2)将糊状混合物涂敷到铝膜表面，阴干；在100℃温度和100Kg·cm-2压力条件下进行压制，聚吡咯量子点微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到正极；
(3)将正极和作为负极的硅电极分别设置在隔膜两侧形成三明治结构，并使正极和硅电极表面的涂覆材料朝向隔膜，在三明治结构中注入电解液；
所述正极材料是LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2或LiFePO4；
所述电解液是以Li[CF3SO2)2N]为溶质，四乙二醇二甲醚为溶剂，1升电解液中含1摩尔的溶质。
发明原理描述：
纯吡咯单体常温下呈现无色油状液体，是一种C，N五元杂环分子。聚吡咯是一种常见的导电聚合物，为杂环共轭型导电高分子，通常为无定型黑色固体，是一种空气稳定性好，易于电化学聚合成膜的导电聚合物，不溶不熔，其电导率和力学强度等性质与电解液阴离子、溶剂、pH值和温度等聚合条件密切相关。以吡咯为单体，经氧化聚合制成，氧化剂通常为三氯化铁、过硫酸铵、双氧水等。导电聚吡咯具有共轭链氧化、对应阴离子掺杂结构，其电导率可达102～103S/cm，拉伸强度可达50～100MPa及很好的电化学氧化-还原可逆性。导电机理为：聚吡咯结构有碳碳单键和碳碳双键交替排列成的共轭结构，双键是由σ电子和π电子构成的，σ电子被固定住无法自由移动，在碳原子间形成共价键。共轭双键中的2个π电子并没有固定在某个碳原子上，它们可以从一个碳原子转位到另一个碳原子上，即具有在整个分子链上延伸的倾向。即分子内的π电子云的重叠产生了整个分子共有的能带，π电子类似于金属导体中的自由电子。当有电场存在时，组成π键的电子可以沿着分子链移动。在聚合物中，吡咯结构单元之间主要以α位相互联接。聚吡咯上的吡咯氢可与锂离子置换，成为锂离子的良好导体。特别是以大阴离子型表面活性剂掺杂的聚吡咯，实现电子在聚吡咯共轭π键的沿着分子链移动，使得聚吡咯具有电子传导能力。
环糊精是直链淀粉在由芽孢杆菌产生的环糊精葡萄糖基转移酶作用下生成的一系列环状低聚糖的总称，通常含有6～12个D-吡喃葡萄糖单元。其中研究得较多并且具有重要实际意义的是含有6、7、8个葡萄糖单元的分子，分别称为α-、β-和γ-环糊精，构成环糊精分子的每个D(+)-吡喃葡萄糖都是椅式构象。各葡萄糖单元均以1，4-糖苷键结合成环。由于连接葡萄糖单元的糖苷键不能自由旋转，环糊精分子是略呈锥形的圆环空洞结构。其外侧上端(较大开口端)由C2和C3的仲羟基构成，下端(较小开口端)由C6的伯羟基构成，具有亲水性，而空腔内由于受到C-H键的屏蔽作用形成了疏水区。在碱性介质中很稳定，但强酸可以使之裂解；加热到约200℃开始分解；它的疏水性空洞内可嵌入各种有机化合物，形成包接复合物，并改变被包络物的物理和化学性质；可以在环糊精分子上交链许多官能团或将环糊精交链于聚合物上，进行化学改性或者以环糊精为单体进行聚合。其中，β-环糊精分子的截锥圆筒腔穴，能够包络各种客体分子，被人们用来作为药物的缓释剂，使药物的有效成份包络在β-环糊精分子的腔穴中，让药物慢慢地释放出来，提高药效。这种包络作用还可以应用于包络单分子吡咯、吡咯双聚分子等吡咯聚合小分子。
本发明通过在氮气氛下向β-环糊精溶液中加入吡咯，一部分吡咯与β-环糊精形成包络物，超声振动时剩余吡咯与吡咯-环糊精包络物形成微胶囊，芯材为吡咯，壁材为吡咯-环糊精包络物，得到吡咯微胶囊溶液。双氧水是良好的自由基引发剂，双氧水溶解到吡咯胶囊溶液后，缓慢通过微胶囊壁中吡咯-环糊精包络物分子之间的缝隙向芯材(吡咯)扩散，在胶囊内芯形成聚吡咯量子点和吡咯的混合物，并在微胶囊内壁逐渐形成聚吡咯层，包覆聚吡咯量子点和剩余吡咯，同时也隔绝了双氧水和吡咯的接触，使得聚吡咯量子点微胶囊稳定，聚吡咯量子点不再长大。经过冷冻干燥，得到改性环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊。
电极成形过程中，聚吡咯量子点微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯残余的吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，与聚吡咯量子点连接，并同时发生硝酸根离子掺杂，形成三维聚吡咯网络。控制自由基引发剂双氧水的量是控制微胶囊内壁有效形成聚吡咯层的关键因素，引发剂过量将导致聚吡咯量子点过分长大，极限情况下胶囊内芯将形成聚吡咯颗粒。
本发明通过在硅电极中三维聚吡咯量子点网络的构建，既防止了纳米硅团聚，又使纳米硅颗粒与三维聚吡咯量子点网络形成整体，并利用聚吡咯的导电性，改善了硅电极的导电性，在保证硅电极性能的同时，保持了硅电极的高能量密度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、传统的纳米硅的隔离物通常是纤维或颗粒状物，需要粘结剂形成整体。本发明通过吡咯-环糊精包络物形成吡咯微胶囊，在双氧水的作用下形成聚吡咯量子点微胶囊，在制备硅电极的过程中，原位完成三维聚吡咯量子点网络的构建，既防止了纳米硅团聚，又使纳米硅颗粒与三维聚吡咯量子点网络形成整体，并利用聚吡咯的导电性，改善了硅电极的导电性。
2、本发明做到了最少的添加量，获得隔离纳米硅颗粒的目的，不仅提高了电子导电性，也强化了锂离子的传导，聚吡咯量子点网络的通透性不会形成电解液的隔断，从而保证硅电极性能的同时，保持了硅电极的高能量密度。
附图说明
图1为实施例4得到的环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊的扫描电镜照片。
图2为实施例16得到的Si/LiFePO4电池的倍率充放电曲线。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1环糊精溶液配制
在90℃温度下，取100mL的去离子水溶解10g的β-环糊精，搅拌均匀得到环糊精溶液。
实施例2吡咯微胶囊溶液配制
取100mL的去离子水溶解25g的β-环糊精，在氮气氛条件下加入0.90g吡咯，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后得到吡咯微胶囊溶液。
实施例3聚吡咯量子点微胶囊溶液制备
取100mL的去离子水溶解50g的β-环糊精，在氮气氛条件下加入20g吡咯，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后，逐滴加入30wt％的双氧水2mL，搅拌均匀后冷却到室温得到聚吡咯量子点微胶囊溶液。
实施例4环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊制备
取100mL的去离子水溶解50g的β-环糊精，在氮气氛条件下加入30g吡咯，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后，逐滴加入30wt％的双氧水10mL，搅拌均匀后冷却到室温得到聚吡咯量子点微胶囊溶液；经过冷冻干燥，得到环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊，其电镜照片如图1所示。
实施例5聚吡咯量子点微胶囊的溶液制备
取100mL的去离子水溶解50g的β-环糊精，在氮气氛条件下加入30g吡咯，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后，逐滴加入30wt％的双氧水6mL，搅拌均匀后冷却到室温得到聚吡咯量子点微胶囊溶液；经过冷冻干燥，得到环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊。取得到的环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊粉末5g溶解于95mL的去离子水得到浓度为5wt％的环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊溶液。
实施例6聚吡咯量子点微胶囊溶液的硝酸锂改性
取10mL去离子水溶解1g硝酸锂，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后加入实施例3得到的聚吡咯量子点微胶囊溶液，搅拌均匀后得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
实施例7改性聚吡咯量子点微胶囊溶液制备
取10mL去离子水溶解1.5g硝酸锂，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后加入实施例3得到的聚吡咯量子点微胶囊溶液，搅拌均匀后得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
实施例8改性聚吡咯量子点微胶囊制备
取10mL去离子水溶解2g硝酸锂，超声振动(超声频率40kHz)分散5分钟后加入实施例3得到的聚吡咯量子点微胶囊溶液，搅拌均匀后得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液；经过冷冻干燥，得到改性环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊。
实施例9改性聚吡咯量子点微胶囊溶解
取实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊0.1g，加去离子水10ml，得到聚吡咯量子点微胶囊溶液。经紫外灯照射呈现湖蓝色荧光，表明存在聚吡咯量子点。
实施例10硅电极涂片
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和实施例6得到的改性聚吡咯量子点微胶囊溶液研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性聚吡咯量子点微胶囊溶液的质量比85∶5∶5。
实施例11硅电极成型
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和实施例7得到的改性聚吡咯量子点微胶囊溶液研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性聚吡咯量子点微胶囊溶液的质量比85∶5∶15；在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将电极片压制成型。
实施例12三维聚吡咯网络形成
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和实施例5得到的改性聚吡咯量子点微胶囊溶液研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性聚吡咯量子点微胶囊溶液的质量比85∶5∶20；在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将电极片压制成型，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到硅电极。
实施例13Si/LiCoO2电池的制备
取市贩纳米硅材料(0.1g)、乙炔黑和实施例6得到的改性聚吡咯量子点微胶囊溶液研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性聚吡咯量子点微胶囊溶液的质量比85∶5∶20；在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将电极片压制成型，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到硅电极(作为负极)；
取实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊0.01g，按质量比LiCoO2∶乙炔黑∶改性聚吡咯量子点微胶囊，按质量比85∶5∶5，加适量水混合研磨，调制成膏状后涂敷到铝膜上；阴干后80℃下100Kg·cm-2的压力下压制，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络，得到正极；
将正极和负极的电极材料侧相向与隔膜形成三明治结构，得到Si/LiCoO2电池；电解液以Li[CF3SO2)2N](LiTFSI)为溶质，四乙二醇二甲醚(TEGDME)为溶剂，一升电解液中含一摩尔(287g)LiTFSI。
实施例14：Si/LiMn2O4电池的制备
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊加离子水研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性环糊精包覆聚吡咯量子点的质量比85∶5∶5；
在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将上述得到的电极片压制成型，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到硅电极；
取实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊0.01g，按质量比LiMn2O4∶乙炔黑∶改性聚吡咯量子点微胶囊，按质量比85∶5∶5，加适量水混合研磨，调制成膏状后涂敷到铝膜上；阴干后80℃下100Kg·cm-2的压力下压制，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络，得到正极；
将正极片和负极片的电极材料侧相向与隔膜形成三明治结构，得到Si/LiMn2O4电池；电解液以Li[CF3SO2)2N](LiTFSI)为溶质，四乙二醇二甲醚(TEGDME)为溶剂，一升电解液中含一摩尔(287g)LiTFSI。
实施例15：Si/三元电池的制备
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和取实施例8改性环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊加离子水研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性环糊精包覆聚吡咯量子点的质量比85∶5∶7.5；
在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将上述得到的电极片压制成型，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到硅电极；
取实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊0.01g，按质量比三元材料(LiNi1/ 3Co1/3Mn1/3O2)∶乙炔黑∶改性聚吡咯量子点微胶囊，按质量比85∶5∶5，加适量水混合研磨，调制成膏状后涂敷到铝膜上；阴干后80℃下100Kg·cm-2的压力下压制，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络，得到正极；
将正极片和负极片的电极材料侧相向与隔膜形成三明治结构，得到Si/三元电池；电解液以Li[CF3SO2)2N](LiTFSI)为溶质，四乙二醇二甲醚(TEGDME)为溶剂，一升电解液中含一摩尔(287g)LiTFSI。
实施例16：Si/LiFePO4电池的制备
取市贩纳米硅材料、乙炔黑和取实施例8改性环糊精包覆聚吡咯量子点微胶囊加离子水研磨混合均匀调制成糊状涂敷到铜膜阴干后得到电极片，其中，纳米硅、乙炔黑、改性环糊精包覆聚吡咯量子点的质量比85∶5∶10；
在80℃、100Kg·cm-2的压力下，将上述得到的电极片压制成型，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到硅电极；
取实施例8得到的改性聚吡咯量子点微胶囊0.01g，按质量比LiFePO4∶乙炔黑∶改性聚吡咯量子点微胶囊，按质量比85∶5∶5，加适量水混合研磨，调制成膏状后涂敷到铝膜上；阴干后80℃下100Kg·cm-2的压力下压制，微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络，得到正极；
将正极片和负极片的电极材料侧相向与隔膜形成三明治结构，得到Si/LiFePO4电池；电解液以Li[CF3SO2)2N](LiTFSI)为溶质，四乙二醇二甲醚(TEGDME)为溶剂，一升电解液中含一摩尔(287g)LiTFSI。
最后，需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种改性聚吡咯量子点微胶囊溶液，其特征在于，是通过下述步骤制备获得的：
（1）取10～50 g的β-环糊精，在90℃下溶解于100 mL的去离子水中，得到β-环糊精溶液；在氮气氛条件下加入0.90 g～30 g吡咯，以频率40 kHz的超声振动分散5分钟；然后逐滴加入30wt%的双氧水2 mL～10 mL，搅拌均匀后冷却到室温，得到聚吡咯量子点微胶囊溶液；
（2）取 10 mL 去离子水溶解1～2 g硝酸锂，以频率40 kHz的超声振动分散5分钟；然后加入步骤（1）所得聚吡咯量子点微胶囊溶液，搅拌均匀，得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
2.一种改性聚吡咯量子点微胶囊，其特征在于，是将权利要求1所述改性聚吡咯量子点微胶囊溶液进行冷冻干燥处理，得到粉末状的由环糊精包覆的改性聚吡咯量子点微胶囊；如将该改性聚吡咯量子点微胶囊加入去离子水中，经分散后能够重新得到改性聚吡咯量子点微胶囊溶液。
3.权利要求1所述改性聚吡咯量子点微胶囊溶液和权利要求2所述改性聚吡咯量子点微胶囊在制备硅电极中应用方法，其特征在于，具体包括：
（1）按质量比85∶5∶5～20取纳米硅材料、乙炔黑和权利要求1所述改性聚吡咯量子点微胶囊溶液，研磨混合均匀调制成糊状；将糊状混合物涂敷在铜膜表面，阴干后得到电极片；或者，
按质量比85∶5∶5～10取纳米硅材料、乙炔黑和权利要求2所述改性聚吡咯量子点微胶囊，加适量去离子水研磨混合均匀调制成糊状，该过程中改性聚吡咯量子点微胶囊遇水重新形成微胶囊溶液；将糊状混合物涂敷到铜膜表面，阴干后得到电极片；
（2）在80℃、100 Kg·cm-2的压力下，将电极片压制成型；聚吡咯量子点微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；最终得到硅电极。
4.利用权利要求3所述方法制备获得的硅电极进一步制备锂离子电池的方法，其特征在于，包括：
（1）按质量比90∶5∶5取正极材料、乙炔黑和权利要求2所述改性聚吡咯量子点微胶囊，加适量去离子水研磨混合均匀调制成糊状，该过程中改性聚吡咯量子点微胶囊遇水重新形成微胶囊溶液；
（2）将糊状混合物涂敷到铝膜表面，阴干；在100℃温度和100 Kg·cm-2压力条件下进行压制，聚吡咯量子点微胶囊在热压之下破裂，胶囊内芯的残余吡咯与吡咯环糊精包络物释放的吡咯聚合，并同时完成硝酸根掺杂，形成三维聚吡咯网络；得到正极；
（3）将正极和作为负极的硅电极分别设置在隔膜两侧形成三明治结构，并使正极和硅电极表面的涂覆材料朝向隔膜，在三明治结构中注入电解液；
所述正极材料是LiCoO2、LiMn2O4、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2或LiFePO4 ；
所述电解液是以Li[CF3SO2)2N]为溶质，四乙二醇二甲醚为溶剂，1升电解液中含1摩尔的溶质。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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