【技术实现步骤摘要】
本申请涉及一种电极组件，尤其涉及具有布置有补锂复合材料涂层的隔膜的电极组件。
技术介绍
1、近年来，随着新能源行业的快速发展，锂离子电池以其能量密度高、循环寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，受到了越来越多的关注，尤其在新能源汽车领域具有较大的应用空间。随着大型储能、电动汽车、消费类电子等领域的持续高速发展，对于锂离子电池的需求也在持续增长，能量密度、快充能力、安全可靠性等诸多性能都已经越来越逼近极限，这就要求在技术上寻求新的突破，针对化学体系、电芯结构、制造工艺进行创新，进而实现新一代锂离子电池综合能力的持续提升。
2、尤其是目前高能量密度动力电池为了提高能量密度，大都选用si材料等高比容量材料作为负极活性材料，但si材料低首次库伦效率的问题也阻碍了锂离子电池能量密度的进一步提升。基于此，在本领域出现了各种补锂方式，其中正极补锂以其低成本、高安全、高可制造性等优势，得到了广泛尝试与应用。但正极补锂剂添加到正极中后，在其脱锂过后仍会占据正极中的空间，影响电芯能量密度；此外，其脱锂过后的残余物质离子以及电子传导能力较差，会影响电池的动力学性能；同时，正极补锂剂添加进入正极浆料后，会导致浆料可加工性变差，进而影响产品可制造性，降低生产优率，浪费大量昂贵的正极活性材料，导致电芯成本大幅攀升。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种电极组件，该电极组件包括正极极片、负极极片和布置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，其中，该隔膜具有第一表面和第二表面
2、借助于根据本专利技术的方案，可以在锂离子电池中使用具有根据本专利技术的第二涂层的隔膜，使得隔膜表面涂层中包含补锂复合材料，由此，锂离子电池可以具有更高的能量密度，并获得改善的高倍率放电能力，尤其减少补锂后正极补锂剂残留正极极片中带来的动力学损失。此外，多孔结构的正极补锂复合材料释放锂后，正极补锂复合材料原本占据的空间会成为电解液存储的位点，从而提高了提高隔膜在靠近正极的一侧的保液能力。
3、另一方面，由于不需要在正极活性材料层中加入补锂剂，本专利技术的实施方案不会负面地影响正极浆料的可加工型。特别地，通过在补锂复合材料中设置多孔结构，使得孔道中有充足的电解液通路和电子通路，这确保孔内的正极补锂复合材料可以充分完全的反应分解，从而不会有未反应完全的材质残留在电极组件中。此外，正极补锂复合材料分解后，多孔结构内的孔含量进一步提高，从而减少了对离子输送的阻碍，进而避免了对电芯动力学性能的负面影响。
4、根据本专利技术的一个实施方案，正极活性材料层中不包含补锂材料/补锂剂。
5、根据本专利技术的一个实施方案，所述第二涂层包含补锂复合材料、导电剂和粘结剂，并且基于所述第二涂层的总重量，所述补锂复合材料的含量在60重量％至97重量％的范围内，所述导电剂的含量在1重量％至30重量％的范围内，且所述粘结剂的含量在1重量％至30重量％的范围内。
6、根据本专利技术的一个实施方案，所述第二涂层具有大于30％且小于80％的孔隙率，优选大于40％且小于70％的孔隙率。
7、根据本专利技术的一个实施方案，所述第二涂层具有0.5μm至10μm的厚度，优选1μm至5μm的厚度。
8、根据本专利技术的一个实施方案，基于所述第二涂层的总重量，所述补锂复合材料的含量在60重量％至97重量％的范围内，所述导电剂的含量在1重量％至30重量％的范围内，且所述粘结剂的含量在1重量％至30重量％的范围内。
9、根据本专利技术的一个实施方案，在化成过程中，根据本专利技术的电极组件中的补锂复合物中的锂脱出，以进行正极补锂。
10、根据本专利技术的一个实施方案，所述补锂复合材料具有多孔结构，优选所述补锂复合材料具有多孔蜂窝状结构，所述多孔蜂窝状结构至少包括蜂窝骨架和空隙填料，其中，所述蜂窝骨架由陶瓷材料或碳材料组成。由于第二涂层中的补锂复合材料具有多孔蜂窝状结构，因此，当第二涂层中的锂脱出后，第二涂层直接作为隔膜表面的支撑层，该支撑层在高温下可以减少隔膜的热收缩，并改善正极侧的保液能力，这进一步改善了电池的高倍率放电能力和电池整体的能量密度。
11、根据本专利技术的一个实施方案，所述蜂窝骨架由选自sno2、zno，掺铟氧化锡、掺锑氧化锡、氧化钌、sic、多孔碳材料中的至少一种组成。
12、根据本专利技术的一个实施方案，所述空隙填料由选自li5feo4、li6coo4、li2nio2、卤化锂与金属纳米颗粒的复合物中的至少一种组成。
13、根据本专利技术的一个实施方案，基于所述补锂复合材料的总重量计，所述蜂窝骨架的含量在5重量％至60重量％、优选10重量％至25重量％的范围内，且所述空隙填料的含量在40重量％至95重量％、优选75重量％至90重量％的范围内。
14、根据本专利技术的一个实施方案，所述补锂复合材料的平均粒径m(d50)在200nm至2000nm的范围内，优选200nm至1000nm的范围内，并且其中所述空隙填料的平均粒径n(d50)的范围在5nm至200nm的范围内，优选10nm至50nm的范围内。
15、根据本专利技术的一个实施方案，m/n的比值在400至10的范围内，优选50至20的范围内。通过设置根据本专利技术的适宜的m/n的比值，空隙材料均匀地分散在补锂复合材料中，由此保证离子电子输送通路的有效建立。当m/n过大时，相对尺寸过小的空隙填料在补锂复合材料内容易发生团聚，导致局部离子电子输送通路不畅；当m/n过小时，相对尺寸过大的空隙填料在补锂复合材料内分散不均匀，对总体反应的一致性产生不利的影响。
16、本专利技术的目的还在于提供一种电化学装置，其中，该电化学装置包括根据本专利技术所述的电极组件，在一些实施方案中，该电化学装置为锂离子电池，优选锂离子二次电池。
17、根据本专利技术的一个实施方案，根据本专利技术的锂离子电池具有根据本专利技术的电极组件和电解液。
18、根据本专利技术的一个实施方案，第二涂层的补锂复合材料的首次脱锂的比容量高于400mah/g。
19、根据本专利技术的一个实施方案，第二涂层的补锂复合材料的首次嵌锂的比容量低于40mah/g。
20、根据本专利技术的一个实施方案，第二涂层的补锂复合材料的第二次及随后的脱嵌锂的比容量低于20mah/g。
21、根据本专利技术的一个实施方案，第二涂层的补锂复合材料在首次脱锂后的剩余物质为固态残留物，且该固态残留物具有大于5.0的莫氏硬度。
22、根据本专利技术的一个实施方案，第二涂层的补锂复合材料在首次脱锂后的剩余物质为固态残留物，且该固态残留物具在2.5g/cm3至6g/cm3范围内的密度，优选2.5g/cm3至4g/cm3范围内的密度。...
【技术保护点】
1.一种电极组件，该电极组件包括正极极片、负极极片和布置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，其特征在于，所述隔膜具有第一表面和第二表面，所述第一表面面向负极极片且远离正极极片，所述第二表面面向正极极片且远离负极极片，其中，在所述第一表面上布置有第一涂层，且在所述第二表面上布置有第二涂层，所述第二涂层中包含补锂复合材料，且所述第二涂层具有20％至90％的孔隙率。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第二涂层包含补锂复合材料、导电剂和粘结剂，并且基于所述第二涂层的总重量，所述补锂复合材料的含量在60重量％至97重量％的范围内，所述导电剂的含量在1重量％至30重量％的范围内，且所述粘结剂的含量在1重量％至30重量％的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的电极组件，其特征在于，所述第二涂层具有30％至80％的孔隙率，优选40％至70％的孔隙率，和/或所述第二涂层具有大于0.5μm且小于10μm的厚度，优选大于1μm且小于5μm的厚度。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述补锂复合材料具有多孔结构，优选所述补锂复合材料具有
5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述蜂窝骨架由选自SnO2，ZnO，掺铟氧化锡、掺锑氧化锡、氧化钌、SiC、多孔碳材料中的至少一种组成；和/或所述空隙填料由选自Li5FeO4、Li6CoO4、Li2NiO2、卤化锂与金属纳米颗粒的复合物中的至少一种组成。
6.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，基于所述补锂复合材料的总重量计，所述蜂窝骨架的含量在5重量％至60重量％、优选10重量％至25重量％的范围内，且所述空隙填料的含量在40重量％至95重量％、优选75重量％至90重量％的范围内。
7.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述补锂复合材料的平均粒径M(D50)在200nm至2000nm的范围内，优选200nm至1000nm的范围内。
8.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述空隙填料的平均粒径N(D50)的范围在5nm至200nm的范围内，优选10nm至50nm的范围内。
9.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述补锂复合材料的平均粒径M(D50)和所述空隙填料的平均粒径N(D50)满足条件：10≤M/N≤400，优选20≤M/N≤50。
10.一种电化学装置，其特征在于，该电化学装置包括根据权利要求1至9中任一项所述的电极组件。
...【技术特征摘要】
1.一种电极组件，该电极组件包括正极极片、负极极片和布置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜，其特征在于，所述隔膜具有第一表面和第二表面，所述第一表面面向负极极片且远离正极极片，所述第二表面面向正极极片且远离负极极片，其中，在所述第一表面上布置有第一涂层，且在所述第二表面上布置有第二涂层，所述第二涂层中包含补锂复合材料，且所述第二涂层具有20％至90％的孔隙率。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述第二涂层包含补锂复合材料、导电剂和粘结剂，并且基于所述第二涂层的总重量，所述补锂复合材料的含量在60重量％至97重量％的范围内，所述导电剂的含量在1重量％至30重量％的范围内，且所述粘结剂的含量在1重量％至30重量％的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的电极组件，其特征在于，所述第二涂层具有30％至80％的孔隙率，优选40％至70％的孔隙率，和/或所述第二涂层具有大于0.5μm且小于10μm的厚度，优选大于1μm且小于5μm的厚度。
4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述补锂复合材料具有多孔结构，优选所述补锂复合材料具有多孔蜂窝状结构，所述多孔蜂窝状结构至少包括蜂窝骨架和空隙填料，其中，所述蜂窝骨架由陶瓷材料或碳材料组成。
5.根据权利要求4所...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭月，
申请(专利权)人：蔚来电池科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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