【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电化学储能领域，尤其是涉及一种涂层组合物、应用涂层组合物的隔膜、应用所述隔膜的电化学装置以及应用所述电化学装置的电子装置。
技术介绍
1、电化学装置（如锂离子电池）作为便携式化学能源，因其能量密度高、工作电压平台高、自放电小、使用寿命长和环境友好等优点而被广泛用于消费类电子产品（如手机、笔记本、相机等）、储能类产品（如家庭储能、储能电站、ups电源等）以及新能源汽车等领域与产业。
2、电化学装置中包括隔膜，隔膜对电化学装置的安全性至关重要，无机材料如陶瓷涂覆隔膜能够提高隔膜的耐热性，但当正负极片发生短路，会瞬时产生大量的热量时，隔膜热收缩，可能会导致正负极片的持续接触并使得短路接触面积增大，影响电化学装置的安全性。
技术实现思路
1、本申请提供一种涂层组合物、隔膜、电化学装置和电子装置。
2、本申请提供一种涂层组合物，包括纤维材料、填料颗粒和粘结剂，纤维材料包括第一无机陶瓷或含有杂元素的第一有机物中的至少一者，填料颗粒包括第二无机陶瓷或含有杂元素的第二有机物中的至少一者，纤维材料和填料颗粒中的至少一者为含有杂元素的有机物，杂元素包括氮元素或/和磷元素，基于涂层组合物的质量，杂元素的质量百分占比为10%至60%。
3、本申请提供的涂层组合物，在涂层组合物应用于隔膜时，涂层组合物涂覆于隔膜上形成涂层，涂层中纤维状的纤维材料在涂层中起到支撑骨架的作用，提高了隔膜的热收缩性和稳定性，并提高了隔膜的机械耐挤压测试性能，提高了电化学装置整体的硬度。
4、基于第一方面，在一些实施方式中，杂元素在涂层组合物中的质量百分占比为15%至45%。进一步提高了电化学装置的热安全性和高温循环性能。
5、基于第一方面，在一些实施方式中，纤维材料的长度与宽度之比为（3~50）:1。利于在制备涂层组合物浆料过程中易于分散，并易于控制涂层组合物涂覆于隔膜表面的粗糙度使得涂层保持一定的粘结力，从而提高电化学装置的高温循环性能和倍率性能。
6、基于第一方面，在一些实施方式中，纤维材料的长度为2μm至50μm。在制备涂层组合物浆料时，利于提高分散性，同时也利于在涂层组合物应用于隔膜时调整涂层的厚度，并减少由于纤维材料长度较长而增加涂层的厚度，降低电化学装置的能量密度，同时纤维材料长度较长也会增加隔膜表面涂层的粗糙度，在隔膜的表面形成一些间隙，从而降低隔膜与正负极极片之间的粘结力，从而降低电化学装置的高温循环性能和倍率性能。
7、基于第一方面，在一些实施方式中，填料颗粒的粒径dv50为0.1μm至3μm。在涂层组合物应用于隔膜时具有适宜的厚度，利于使得电化学装置保持较高的体积能量密度，还利于减少填料颗粒堵塞隔膜孔隙的概率，从而利于提高电化学装置的循环性能。
8、基于第一方面，在一些实施方式中，纤维材料与填料颗粒的质量比为1：（1~10）。两者的质量比在上述范围内，利于在涂层组合物中填料颗粒能够充分填充于纤维材料的缝隙之间，在涂层组合物应用于隔膜并在隔膜上形成涂层时，利于减小涂层的孔隙率，进一步提高了隔膜的机械强度和热收缩性，利于提高电化学装置的热安全性能。
9、基于第一方面，在一些实施方式中，在涂层组合物中，纤维材料和填料颗粒之和与粘结剂的质量比为99：1至85：15。在涂层组合物中加入适量的粘结剂，能够将纤维材料和填料粘结，还用于在涂层组合物涂布于隔膜时，使得隔膜与正负极极片保持一定的粘结力，从而提高电化学装置的倍率性能。
10、基于第一方面，在一些实施方式中，第一有机物包括聚磷酸铵、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺聚磷酸盐、聚丙烯腈、三聚氰胺、三聚氰胺三聚硫氰酸盐或三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。上述有机化合物均具有纤维状结构且均含有杂元素，在涂层组合物涂覆于隔膜上形成涂层，上述有机物在涂层中起到支撑骨架的作用，提高隔膜的热收缩性和稳定性，并提高了隔膜的机械耐挤压测试性能，提高了电化学装置整体的硬度。同时，上述有机物的晶体还沿着纤维的长轴方向生长，能够起到减小隔膜热收缩的作用，且在高温下，上述有机物还会发生分解，起到阻燃的效果。
11、基于第一方面，在一些实施方式中，第一无机陶瓷包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧、氧化铝、勃姆石、二氧化钛、硅酸铝、碳化硅或氮化硅中的至少一种。上述无机陶瓷均具有纤维状结构，在利于增加隔膜的机械强度的基础上，还能起到支撑骨架的作用，利于进一步提高隔膜的机械耐挤压测试性能。
12、基于第一方面，在一些实施方式中，第二有机物包括聚丙烯腈、聚磷酸铵、三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺三聚硫氰酸盐或三聚氰胺聚磷酸盐中的至少一种。上述有机物均含有杂元素，在含有杂元素的基础上还作为填料，以进一步提高隔膜的机械耐挤压测试性能，且上述有机物的热稳定性好，利于提高电化学装置的热安全性能，利于降低电化学装置的高温存储膨胀。
13、基于第一方面，在一些实施方式中，第二无机陶瓷包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧、锂镧锆铌氧、氧化铝、勃姆石或氢氧化镁中的至少一种。上述无机陶瓷中选用固态电解质能够提高电化学装置中锂离子迁移率，降低电化学装置的低温阻抗，提高电化学装置的低温循环性能；选用氧化铝、勃母石、氢氧化镁则更利于提高隔膜的机械强度。
14、基于第一方面，在一些实施方式中，粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、异氰酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的至少一种。上述粘结剂能充分将纤维材料和填料颗粒粘结，提高隔膜的粘结力。
15、本申请第二方面还提供一种隔膜，隔膜包括基膜和位于基膜至少一表面上的涂层，涂层包括所述涂层组合物，能够提高隔膜的热收缩性和稳定性。
16、基于第二方面，在一些实施方式中，隔膜的孔隙率为35%至50%。使得电化学装置具有较低的内阻下，还具有良好的循环保持率。
17、基于第二方面，在一些实施方式中，涂层的厚度为0.3μm至5μm。使得隔膜在保持一定的抗热收缩性能下，降低电化学装置的内阻，从而兼顾电化学装置的热安全性能和循环性能。
18、本申请第三方面本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种涂层组合物，其特征在于，包括纤维材料、填料颗粒和粘结剂，所述纤维材料包括第一无机陶瓷或含有杂元素的第一有机物中的至少一者，所述填料颗粒包括第二无机陶瓷或含有杂元素的第二有机物中的至少一者，所述纤维材料和所述填料颗粒中的至少一者为含有所述杂元素的有机物，所述杂元素包括氮元素或/和磷元素，基于所述涂层组合物的质量，所述杂元素的质量百分占比为10%至60%。
2.如权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，所述涂层组合物满足如下条件中的至少一者：
3.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第一有机物包括聚磷酸铵、双氰胺、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺聚磷酸盐、聚丙烯腈、三聚氰胺、三聚氰胺三聚硫氰酸盐或三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第一无机陶瓷包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧、氧化铝、勃姆石、二氧化钛、硅酸铝、碳化硅、氮化硅中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第二有机物包括聚丙烯腈、聚磷酸铵、三聚氰胺、双氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐、三聚氰胺三聚硫
6.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第二无机陶瓷包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧、锂镧锆铌氧、氧化铝、勃姆石或氢氧化镁中的至少一种。
7.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述粘结剂包括聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、异氰酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素钠中的至少一种。
8.一种隔膜，其特征在于，所述隔膜包括基膜和位于所述基膜至少一表面上的涂层，所述涂层包括如权利要求1至7中任一项所述的涂层组合物。
9.如权利要求8所述的隔膜，其特征在于，所述隔膜满足以下条件中的至少一者：
10.一种电化学装置，包括正极极片和负极极片，其特征在于，所述电化学装置还包括如权利要求8或9所述的隔膜，所述隔膜位于所述正极极片和所述负极极片之间。
11.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的电化学装置。
...【技术特征摘要】
1.一种涂层组合物，其特征在于，包括纤维材料、填料颗粒和粘结剂，所述纤维材料包括第一无机陶瓷或含有杂元素的第一有机物中的至少一者，所述填料颗粒包括第二无机陶瓷或含有杂元素的第二有机物中的至少一者，所述纤维材料和所述填料颗粒中的至少一者为含有所述杂元素的有机物，所述杂元素包括氮元素或/和磷元素，基于所述涂层组合物的质量，所述杂元素的质量百分占比为10%至60%。
2.如权利要求1所述的涂层组合物，其特征在于，所述涂层组合物满足如下条件中的至少一者：
3.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第一有机物包括聚磷酸铵、双氰胺、焦磷酸哌嗪、三聚氰胺聚磷酸盐、聚丙烯腈、三聚氰胺、三聚氰胺三聚硫氰酸盐或三聚氰胺氰尿酸盐中的至少一种。
4.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第一无机陶瓷包括磷酸钛铝锂、钛酸镧锂、锂镧锆氧、氧化铝、勃姆石、二氧化钛、硅酸铝、碳化硅、氮化硅中的至少一种。
5.如权利要求1或2所述的涂层组合物，其特征在于，所述第二有机物包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：文晓东，
申请(专利权)人：宁德新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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