[发明专利]一种组合物、含有该组合物的电极及其应用

说明书

本发明公开了一种组合物、含有该组合物的电极以及电化学装置，涉及电池技术领域，所述组合物包括无机纤维以及粘结剂，并将所述组合物用于制备电极隔膜，再将所制隔膜应用于电化学装置中。由于本发明所述组合物中含有无机纤维，纤维之间相互搭接、相互支撑，形成具有足够强度的隔膜，纤维间孔隙形成离子通道；并且，与常规的颗粒状粉末相比，只需少量粘结剂即可进行粘结，减少了隔膜中的有机物质含量，提高了隔膜的热稳定性。

技术领域：

本发明属于电池技术领域，具体地涉及一种组合物、含有该组合物的电极及其应用。

背景技术：

在锂离子电池中，隔膜主要起到防止正负极接触并允许锂离子传导的作用，是锂离子电池重要的组成部分。目前，商品化的锂离子电池中采用的主要是具有微孔结构的聚烯烃类隔膜材料，如聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)的单层或多层膜。聚烯烃隔膜可以提供足够的机械强度和化学稳定性用于锂离子电池，但在高温条件下则表现出较大的热收缩性。热收缩导致正负极接触、短路，迅速积聚大量热，从而引发起火、燃烧甚至爆炸等安全事故。为了解决这一问题，技术人员以聚烯烃隔膜为基膜，通过涂布无机陶瓷材料对隔膜的性能进行改善，但由于聚烯烃基膜的存在，仍不能从根本上解决问题。

专利CN201880033686.0“无隔膜基材的隔膜和包含该隔膜的电化学装置”公开了采用无机颗粒、粘合剂、交联剂等原料制备无基材的隔膜，该隔膜避免了聚烯烃隔膜热收缩带来的问题。但该隔膜为了形成网状结构，需要加入交联剂等有机物质，在电池使用过程中，这些有机物质会逐渐老化，隔膜的强度会随之降低。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种组合物，该组合物用作电池隔膜，无需通过交联剂实现网状结构，减少隔膜中有机物质的使用，提高隔膜的热稳定性。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

一种组合物，包括无机纤维以及粘结剂。

所述无机纤维的形貌包括针状、条状、棒状中的至少一种。无机纤维没有特定的限制，能够在电池中保持不被氧化或还原即可。

所述无机纤维的中位粒度为1-20μm，优选1-10μm；长径比大于5，优选小于100。

所述无机纤维包括二氧化钛、氧化铝、氧化铝水合物、碳化硅、氮化硅、氧化镁中的一种或多种的混合物，但不限于此。

优选地，所述无机纤维为氧化铝、氧化铝水合物中的至少一种。

优选地，所述氧化铝水合物为勃姆石。

所述粘结剂为聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯、聚偏二氟乙烯-三氯乙烯、聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙酸乙烯酯、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、聚环氧乙烷、乙酸纤维素、乙酸丁酸纤维素、乙酸丙酸纤维素、氰乙基普鲁兰(pullulan)、氰乙基聚乙烯醇、氰乙基纤维素、氰乙基蔗糖、普鲁兰、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钠、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶和聚酰亚胺中的至少一种，但不限于此。

所述粘结剂的含量为无机纤维的0.2％-20％，优选0.2％-10％，更进一步的优选0.5％-5％。

一种含有所述组合物的电极，将所述组合物加入溶剂制成浆料，涂覆于电池正极、负极中至少一个的表面，作为隔膜；或者涂覆于离型膜上，使用时将涂层剥离下来，作为隔膜。

所述隔膜的厚度为2-30μm，优选2-10μm。

为了使隔膜具有较好的柔韧性，减少加工过程中的损耗，粘结剂优选韧性较好的粘结材料，比如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、三元乙丙橡胶、磺化三元乙丙橡胶、丁苯橡胶(SBR)、氟橡胶中的至少一种。