CN107112599A - 用于形成集成电极的多功能粘合剂 - Google Patents

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Abstract

本文公开了粘合剂组合物、包含粘合剂组合物的电极、粘合剂组合物的制造方法和具有该电极的储能装置的各种实施方案。在一个实施方案中，粘合剂组合物包括离子导电的电解质溶液、与电解质溶液混合的具有多个分子的聚合物材料和具有悬浮在粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒的填充剂。电解质溶液使聚合物材料增塑形成具有在无定形状态下的聚合物材料的分子的粘合剂基质。

Description

用于形成集成电极的多功能粘合剂
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年10月31日提交的美国临时申请No.62/073,871的优先权。
背景技术
锂离子电池和其他种类的储能装置(例如，钠离子电池、超级电容器等等)的应用近年来激增。例如，许多汽车现在是专门或部分地以联接至锂离子电池的电机为动力。另外，由于柔性/可穿戴电子产品的发展，柔性储能装置引起注意。对于这种应用，性能稳定性、装置柔软性和安全性是期望的属性。这种储能装置的电极是独特的多组件系统，其用作用于在锂离子和电子之间的交换的"仓库(warehouse)"。
附图说明
图1A-1B是依照本公开技术的实施方案的在各种操作模式期间的储能装置的示意图。
图2是说明适宜用于依照本公开技术的实施方案的图1A和1B中的锂离子电池的电极的结构的示意图。
图3是说明适宜用于依照本公开技术的实施方案的图2中的结构的实例粘合剂组合物的示意图。
图4A、4B和4C是示出依照本公开技术的实施方案的图3的粘合组合物的制造方法的流程图。
图5A、5B和5C是示出依照本公开技术的实施方案的图2的无孔结构的制造方法的流程图。
图6示出依照本公开技术的实施方案的在(a)6wt％、(b)10wt％、(c)15wt％、(d)20wt％和(e)25wt％的不同的导电性填充剂装填量时的实例粘合剂组合物的游离面的透射电子显微镜("SEM")图像。
图7示出依照本公开技术的实施方案的在不同的导电性填充剂的装填量时的实例粘合剂组合物的(a)电子和离子电导率，(b)模量和粘合强度，和(c)弹性指数。
图8示出依照本公开技术的实施方案的具有15wt％的导电性填充剂的实例粘合剂材料的(a)：适形性(conformability)和粘合性的数字照片，(b)和(c)：具有不同放大倍率的光学图像；(d)：游离面的SEM图像；(e)和(f)：具有不同放大倍率的断裂面的SEM图像。
图9示出映射(mapping)依照本公开技术的实施方案的实例粘合剂组合物的粘合力。
图10示出(a)实例粘合剂组合物与以往的粘合剂材料的粘合力的比较；(b)演示粘合性的数字照片；(c)实例粘合剂组合物的性能与选择的相对物的比较；(d)实例粘合剂组合物的示出贮能、损耗模量和剪切变稀行为的流变性；(e)用于挤出的实例粘合剂组合物的流变性的演示；(f)用于电极基质材料的力学/流变性的示意。
图11示出依照本公开技术的实施方案的在粘合剂组合物的(a)20wt％、(b)25wt％、(c)30wt％和(d)35wt％装填量时的电极实例的断裂面的SEM图像。
图12示出依照本公开技术的实施方案的在实例粘合组合物的不同装填量时的实例电极的(a)电子和离子电导率，以及(b)模量和粘合强度。
图13示出依照本公开技术的实施方案的实例阳极的(a)显示适形性的数字照片，(b)断裂面的SEM图像，(c)实例阴极的游离面的SEM图像，(d)显示适形性/拉伸性的数字照片，(e)断裂面的SEM图像，和(f)游离面的SEM图像。
具体实施方式
下面将描述粘合剂组合物、从这类粘合剂组合物形成的电极、合并所形成的电极的电池或其他储能装置、和相关的制造方法的各种实施方案。在以下说明书中，包括组件的具体细节以提供公开技术的一些实施方案的透彻了解。相关领域中熟练的技术人员也将了解到公开的技术可具有另外的实施方案，或者可在没有下面参考图1A-13描述的实施方案的几个细节的情况下实施。
期望性能稳定性、柔性和操作安全性是用于储能装置如锂或钠离子电池的属性。这些性能认为是组件和不同的组件之间的界面的固有性能和结构的结果。努力开发高性能的纳米结构化的电极。然而，已经认识到界面问题可导致循环保持性的衰退、理论和实际容量之间的差异(gaps)、以及变形下的快速劣化。
传统的用于形成电极的粘合剂材料典型地具有良好的粘合性和电子导电性。这样的粘合剂材料可以用于形成由粘合剂材料和电极颗粒的随机堆叠形成的电极的多孔结构。然而，这样的多孔结构内的缺陷和/或空隙可引起性能劣化。本公开技术的几个实施方案旨在于适宜作为电极的适形的、电子和离子导电的结构。这样的结构可以使用如下面更详细描述的粘合剂组合物形成。
图1A-1B是依照本技术的实施方案的在各种操作模式期间的储能装置的示意图。出于说明目的，储能装置下面使用锂离子电池100作为实例来描述。图1A示出在放电期间的锂离子电池100。图1B示出在充电期间的锂离子电池100。在其他实施方案中，储能装置可以是包含例如，钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、镉离子或铜离子的其他种类的电池和超级电容器。储能装置也可以包含化学品传感器、有机薄膜晶体管、机电致动器、聚合物发光二极管、气体分离膜、燃料电池、和/或其他适宜的组件。
如图1A和1B中所示，锂离子电池100可包括容纳第一电极104a、第二电极104b、以及第一电极和第二电极104a、104b之间的电解质108的壳体102。第一电极和第二电极104a、104b统称为电极104。锂离子电池100也可包括例如，在电解质108中包含的诸如LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiBF4、和三氟甲磺酸锂等盐。在某些实施方案中，电解质108可包括具有例如，高分子电解质与适宜的添加剂的非液体电解质。在其他实施方案中，电解质108可包括其他适宜种类的电解质。虽然在图1A和1B中说明特定的组件，但在其他实施方案中，锂离子电池100也可包括绝缘子、垫片、排气孔、和/或其他适宜的组件(未示出)。
在某些实施方案中，第一电极104a可包括含碳材料(例如，石墨)、锂金属(Li)、钠金属(Na)、铝金属(Al)、镁金属(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)、锌(Zn)、铅(Pb)、锑(Sb)、铋(Bi)、银(Ag)、金(Au)、和/或电解沉积在锂(Li)和/或钠(Na)、铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)上的其他元素和与锂(Li)和/或钠(Na)、铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)合金化的其他元素。在其他实施方案中，第一电极104a也可包括元素的二元、三元或高阶的混合物，所述元素可以电解沉积在锂(Li)或钠(Na)、铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)上和与锂(Li)或钠(Na)、铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)、锡(Sn)合金化。二元混合物的实例包括Sn-Zn、Sn-Au、Sn-Sb、Sn-Pb、Zn-Ag、Sb-Ag、Au-Sb、Sb-Zn、Zn-Bi、和Zn-Au。三元混合物的实例包括Sn-Zn-Sb、Sn-Zn-Bi、Sn-Zn-Ag、Sn-Sb-Bi、Sb-Zn-Ag、Sb-Zn-Au、和Sb-Sn-Bi。四元混合物的实例可包括Sn-Zn-Sb-Bi。在又一些实施方案中，第一电极104a也可包括元素(例如，上述讨论的大致纯的元素)和其他元素的金属间化合物，所述元素可以电解沉积在锂(Li)或钠(Na)上和与锂(Li)或钠(Na)合金化。这种金属间化合物的实例包括Sn-Cu、Sn-Co、Sn-Fe、Sn-Ni、Sn-Mn、Sn-In、Sb-In、Sb-Co、Sb-Ni、Sb-Cu、Zn-Co、Zn-Cu、和Zn-Ni。
在某些实施方案中，第二电极104b可包括层状氧化物(例如，锂钴氧化物(LiCoO2))、聚阴离子(例如，磷酸锂铁(LiFePO4))、硫及其与含碳材料的复合物、或尖晶石(例如，锂锰氧化物(LiMn2O4))。用于第二电极104b的其他适宜的材料可包括锂镍氧化物(LiNiO2)、氟化磷酸锂铁(Li2FePO4F)、锂钴镍锰氧化物(LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2)、Li(LiaNixMnyCoz)O2、和/或其他适宜的阴极材料。如下面参考图2和3更详细讨论的，第一电极和第二电极104a、104b可以使用粘合剂组合物以将适宜于第一电极和/或第二电极104a、104b的前述组合物粘合而形成。所形成的第一电极和第二电极104a、104b可以是适形的，且具有高的电子电导率和离子电导率。
如图1A中所示，在放电期间，锂离子112从第一电极104a引出经由电解质108朝向第二电极104b迁移。锂离子112穿过电解质108并且嵌入第二电极104b中。结果，电流114从第二电极104b经过负载116流向第一电极104a。如图1B中所示，在充电期间，充电器118将充电电流120提供给第二电极104b。充电电流120使锂离子112从第二电极104b引出并且朝向第一电极104a移动。
图2是说明适宜用于依照本公开技术的实施方案的图1A和1B中的锂离子电池100的电极104的结构106的示意图。如图2中所示，结构106可包括使多个电极颗粒124结合为大致无孔结构的粘合剂组合物122。在某些实施方案中，粘合剂组合物122可包括与聚合物材料混合的电解质溶液。例如，电解质溶液可包括高氯酸锂(LiClO4)在碳酸亚丙酯中的溶液、或高氯酸锂(LiClO4)在离子液体、或其他适宜的溶剂中的溶液。聚合物材料可包括具有约5×106g/mol或其他适宜的分子量的聚(环氧乙烷)和/或聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯醇)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)。电解质溶液可使聚合物材料增塑为胶状的粘合剂基质。电解质溶液可具有10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或其他适宜的重量百分比的装填量。在其他实施方案中，粘合剂组合物122也可包括电子导电的填充剂。例如，填充剂可包括悬浮在增塑的粘合剂基质中的多个碳系颗粒、金属纳米颗粒/纳米线、或其他适宜的导电性颗粒。在进一步的实施方案中，粘合剂组合物也可包括乳化剂/表面活性剂、粘度改良剂、或其他适宜的组分。实例粘合剂组合物122下面将参考图3来更详细地讨论。
电极颗粒124可包括如上述参考图1A和1B讨论的组合物或任意其他适宜的组合物。例如，在某些实施方案中，电极颗粒124可包括非电子导电的颗粒，如硅(Si)或硫(S)。在这些实施方案中，粘合剂材料可包括如上所述的填充剂。在其他实施方案中，电极颗粒124可包括导电性颗粒，如金属或金属合金颗粒。在这些实施方案中，填充剂可以在粘合剂组合物中省略。可选地，粘合剂组合物也可包括填充剂，从而例如，进一步提高结构106的电子电导率。
图3是说明适宜用于依照本公开技术的实施方案的图2中的结构106的实例粘合剂组合物122的示意图。在某些实施方案中，电解质溶液132可包括LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiBF4、或三氟甲磺酸锂在有机溶剂(例如，碳酸亚丙酯、碳酸亚乙酯、碳酸乙基甲基酯)、离子液体(例如，1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐)、水、或其他适宜的溶剂中的溶液。在其他实施方案中，电解质溶液132也可包括Na2FePO4F、Li2FePO4F、或其他适宜的组合物在适宜的溶剂中的溶液。在一个实施方案中，聚合物材料134可包括聚(环氧乙烷)。在其他实施方案中，聚合物材料134可包括聚氨酯、聚(丙烯酸)、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯醇)、聚丙烯腈、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚二烯丙基二甲基氯化铵、羧甲基纤维素、丁苯橡胶、或其他适宜的粘合剂材料。填充剂颗粒136可包括多个电子导电的颗粒如碳、金属的、或其他适宜的种类的颗粒。
如图3中所示，粘合剂组合物122可包括电解质溶液132、聚合物材料134和多个填充剂颗粒136。电解质溶液132可以使聚合物材料134增塑为其中悬浮填充剂颗粒136的粘合剂基质。在图示实施方案中，聚合物材料134可包括在无定形状态下的多个长链聚合物分子。在其他实施方案中，聚合物材料134也可包括在半无定形或其他适合的状态下的多个其他适合的聚合物分子。
传统的电极典型地包括粘合剂材料和电极颗粒的随机堆叠以形成物理上脆性且不稳定的多孔结构。这类多孔结构可具有电极颗粒和其他组分(例如，高分子粘合剂、导电性填充剂和集电体)之间的弱的粘合、不均匀的电子电导率和离子电导率的不足。图2中的粘合剂组合物122和结构106的几个实施方案可具有例如，电极颗粒124(图2)和填充剂颗粒136之间的稳定且导电的界面。粘合剂组合物122和结构106还可具有室温下高的离子和电子电导率，例如，大于约10-2S/cm的电子电导率和大于约10-3S/cm的离子电导率。粘合剂组合物122和结构106例如，通过具有大于约1MPa至约2.5MPa的弹性模量而可以是适形的且柔性的。
图4A-4C是示出依照本公开技术的实施方案的图3的粘合剂组合物的制造方法的流程图。如图4A中所示，该过程可包括在阶段202在溶剂中将聚合物材料和任选的填充剂组合以形成大致均相的浆液。在一个实施方案中，聚合物材料和任选的填充剂可以使用高速混合来合并从而得到大致均相的浆液。在其他实施方案中，聚合物材料和任选的填充剂可以以其他适宜的方式合并。该过程则可以包括在阶段204通过例如，加热和/或抽真空以蒸发溶剂来除去浆液中的溶剂，从而得到干燥的材料。该过程可以进一步包括在阶段206将所得干燥的材料与期望的电解质溶液混合从而形成实例粘合剂组合物。如图4B中所示，该过程可包括在阶段212将聚合物材料和电解质溶液组合从而得到粘合剂基质。该过程则可包括在阶段214在溶剂中混合填充剂与粘合剂基质。该过程进一步包括在阶段216除去溶剂从而得到实例粘合剂组合物。
如图4C中所示，该过程可包括使用通过挤出、扭转混合(torque mixing)的高速混合，机械共混或其他适宜的技术在阶段218将固体聚合物材料用电解质溶液增塑从而得到大致均相的粘合剂基质。该过程接着可包括在阶段220将任选的填充剂136(图3)与粘合剂基质混合从而得到实例粘合剂组合物。粘合剂基质与填充剂136的混合可以使用通过挤出、扭转混合的高速混合，机械共混处理来得到大致均相的粘合剂组合物。
图5A-5C是示出依照本公开技术的实施方案的图2的无孔结构的制造方法的流程图。除了电极颗粒与填充剂一起添加之外，图5A和5B中示出的过程可通常类似于图4A、4B和4C中的那些。如此，图5A的操作222、224和226可通常类似于图4A的操作202、204和206。图5B的操作232、234和236可通常类似于图4B的操作212、214和216。图5C的操作238和240可通常类似于图4C的操作218和220。然而，在某些实施方案中，如参考图2和3上述讨论的，图5A和5B中示出的过程还可包括将聚合物材料与电极颗粒和具有多个电子导电的颗粒的填充剂合并。
如图5C中所示，其他过程可包括使用通过挤出、扭转混合的高速混合，机械共混或其他适宜的技术在阶段238合并固体聚合物材料和电解质溶液从而得到大致均相的粘合剂基质。该过程接着可包括在阶段214将任选的填充剂和电极颗粒与粘合剂基质混合从而得到实例电极106(图1A)。粘合剂基质与填充剂136(图3)和电极颗粒124(图2)的混合可以使用通过挤出、扭转混合的高速混合，机械共混处理来得到大致均相的电极106。
实验
在使用如下面更详细讨论的粘合剂组合物形成实例粘合剂组合物(下文中称为DCA)和集成电极时进行实验。这些实验显示了所形成的粘合剂组合物和集成电极与传统粘合剂组合物和电极结构相比可以具有显著改善的力学性能、离子电导率、电子电导率。用于制备DCA样品和基于DCA的集成电极的常规程序可以通常分别类似于图4A-4C和图5A-5C中示出的方法。
在一个实验中，生产具有高浓度的高分子电解质溶液的粘合剂组合物。溶液包括在液体电解质(碳酸亚丙酯(PC)中的LiClO4)中的超高分子量聚(环氧乙烷)(UHMWPEO，Mw＝5×106g/mol)。浓的高分子电解质溶液显示了明显的胶状行为，并且下文中称为胶粘基质(gummy matrix)。胶粘基质中的液体电解质(1mol/L，PC中的LiClO4)的装填量为约60wt％，这得到了3×10-3S/cm的离子电导率。导电性填充剂(例如，炭黑)引入胶粘基质中。调节胶粘基质中的导电性炭黑(CB)的装填量为约6wt％至约25wt％得到了结构和性能的显著变动。图6显示了DCA的游离面随着CB的装填量增加怎样变化。图6中的SEM图像显示了DCA失去结构完整性/连续性，并且当CB装填量高于约15wt％时可观察到缺陷/空隙的量。
样品DCA的包括粘合强度、电子和离子电导率、模量以及弹性的性能的CB-装填量依赖行为示于图7中。如图7中所示，电子电导率、粘合强度和模量对CB装填量更敏感。基于表面形态，约15wt％的CB装填量似乎具有最高的粘合强度。甚至更高的CB装填量将明显地降低粘合强度，这认为是如图3(d)和(e)中所示的表面结构的不连续性的结果。
CB的添加可以以不同方式影响DCA的离子电导率。例如，CB的添加可以通过降低胶粘基质用于离子传导的分数而降低离子电导率，或者可以通过提供用于离子传输的特殊的路径(例如，在表面上形成液层)而增加离子电导率。然而，可维持高的离子电导率，只要CB填充剂是次要组分(例如，<约20％)即可。图7中示出的离子电导率通过从仅考虑来自CB的添加的负贡献的混合规则的计算来得到，即提供用于离子传输的路径的机构不在计算结果的考虑内。此外，力学性能是用于基质粘合剂材料的另一重要性能。优选弹性材料，因为其可以用于制造弹性电极。如图7(c)中所示，DCA的弹性指数(定义为可恢复性应变与初始应变的比率)随着CB装填量的增加而减少，表明弹性受胶粘基质控制。对于具有15wt％的CB的DCA，弹性指数为约0.7，意味着良好的弹性。此外，弹性指数为1的理想的弹性材料供参考。
基于上述结果，具有15wt％的CB的DCA(下文中称为DCA-15％)显示了粘合强度、电子和离子电导率、弹性和模量的良好组合。进一步研究DCA-15％的结构，并且结果在图8中示出。数字照片清楚地证明DCA-15％的适形性以及强的粘合性。从光学图像中，人们可以观察到其内部CB填充剂的均相的分布和良好的分散。SEM图像不仅进一步证实了良好的分散，而且意味着CB填充剂和胶粘基质之间的良好的界面相互作用，因为两种组分之间没有分离。
还进行对DCA-15％样品的性能的系统研究。图9示出通过经由AFM的峰值力定量纳米力学(peak force quantitative nano-mechanical)(PFQNM)表征确定的粘合力的映射。粘合力从约13nN改变至约27nN，这与包括纯PEO、聚(偏二氟乙烯)(PVDF)和丁苯橡胶(SBR)的传统的粘合剂材料相比显著更高，如图10(a)中所示。如图10(b)中所示，使用具有约0.6GPa的弯曲模量的两块聚乙烯类板。塑料板的明显的弯曲行为表明在界面处强的粘合力。据认为高的粘合也可以促进对刚性电极颗粒的高的适形性，如稍后进一步讨论的。
DCA-15％样品的一些性能在图10(c)中总结且与选择的相对物比较。DCA-15％样品的平均粘合力求得为约21±2nN。离子电导率求得为约2.2mS/cm，通过混合规则：估算，其中σ0和分别是粘合剂基质的离子电导率和体积分数，其中σ0＝2.4mS/cm，发现DCA-15％样品的平均电子电导率(8mS/cm)在与纯CB(20mS/cm)类似的水平。
图10(d)显示了DCA是典型的粘弹性材料，其显示了力学适形性期望的力学/流变性以及良好的加工性。DCA-15％样品的模量(在1Hz下约0.2MPa)表明DCA是柔软且适形的材料。如图10(e)中证明的，DCA-15％样品可以容易地从手动注射器分配，因而可以通过挤出或其他高生产能力的制造技术来加工。电极基质的界面性能用的力学/流变性在图10(f)中说明。如图10(f)中所示，具有适当的力学/流变性的适形性的粘合剂基质(例如，DCA)可以顺从变形的电极颗粒而没有故障，并且可以用作"缓冲器(buffer)"以吸收体积变化且快速地释放应力。相反，具有高模量和/或脆性的刚性的电极基质可以容易地形成裂纹，与此同时，提高对电极颗粒的体积变化的高抵抗力从而妨碍电化学进程(例如，锂化)。最后，电极基质的高弹性将有助于加强变形应力，这会变成对体积变化或将粘合剂基质与电极颗粒分离的剥离的抵抗力。
在另外的实验中，DCA-15％用作非导电性的电极颗粒用的基质(下文中称为基质粘合剂)。对于导电性的电极颗粒，如锂/钠粉末、石墨、碳纳米管等等，DCA中的导电性填充剂可以被导电性电极颗粒替代，如下面使用石墨证明的。图11示出基质粘合剂的装填量对所得电极结构的影响。对于具有DCA-15％的装填量小于约30wt％的电极，在电极内部存在一些空隙和缺陷。对于具有DCA-15％的装填量高于约30wt％的电极，在SEM图像上观察到非常少的缺陷/空隙。然而，粘合剂组合物的高装填量可能不会有利于高能量密度。因此，DCA-15％对于集成电极的装填量应当对于各种电极，并且从许多方面包括微结构、力学性能和装置性能单独地评价。
如图12(a)中所示，用DCA-15％形成的电极显示了与市售阴极相比好得多的电子电导率。与此同时，如图12(b)中所示，这些电极也具有良好的力学(例如，模量>约1MPa)和粘合性(≈0.1MPa)。图13显示了具有约30wt％的基质粘合剂的装填量的适形集成电极(conformable integrated electrode)的适形性/拉伸性以及结构。如图13(a)和13(d)中所示，电极可以通过扭转或拉伸变形而没有破损，表明良好的适形性和结构完整性。SEM图像进一步证实了电极颗粒之间没有或有少量空隙/缺陷的集成电极结构，如图13(b)和13(e)中的断裂表面所显示的。基质粘合剂和电极颗粒之间的强的相互作用也由图13(c)和13(f)中显示的游离面所表明，这导致在电极表面上粘合剂组合物的大致均相的涂布。相反，具有多孔结构的传统阴极具有粘合剂/CB和电极颗粒之间的许多裂纹，如图13(g)中所见的。经由图13(h)中的传统阴极与图13(i)中的起皱后的集成电极的对比进一步表明结构完整性的差异。如在这些图像中所示的，传统阴极破损或与集电体分开，而基于DCA的集成电极即使在起皱之后也维持结构完整性。
从前述中，将意识到本公开的特定实施方案出于说明的目的来描述，但是可以进行各种改造而不偏离本公开。此外，一个实施方案的许多要素可以与除了其他实施方案的要素之外或者代替其他实施方案的要素的其他实施方案合并。因此，除了所附权利要求之外，技术不受限制。

Claims (20)

1.一种储能或电子装置用电极，其包括：
粘合剂组合物，所述粘合剂组合物具有
电解质溶液，所述电解质溶液是离子导电的；和
与所述电解质溶液混合的聚合物材料，所述电解质溶液使所述聚合物材料增塑形成粘合剂基质；以及
与所述粘合剂组合物混合的多个电极颗粒，其中所述粘合剂组合物的粘合剂基质将所述多个电极颗粒粘合在一起形成大致无孔结构。
2.根据权利要求1所述的电极，其中所形成的大致无孔结构是适形的、是电子导电和离子导电的。
3.根据权利要求1所述的电极，其中所述粘合剂组合物进一步包括悬浮在所述粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒。
4.根据权利要求1所述的电极，其中所形成的大致无孔结构具有：
大于约1MPa至约2.5MPa的弹性模量；
大于约10-2S/cm的电子电导率；和
大于约10-3S/cm的离子电导率。
5.根据权利要求1所述的电极，其中所述聚合物材料包括多个具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚合物分子。
6.根据权利要求1所述的电极，其中所述聚合物材料包括多个具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚合物分子，并且其中所述聚合物分子在无定形状态下通过离子导电的电解质溶液增塑。
7.根据权利要求1所述的电极，其中：
所述多个电极颗粒是非电子导电的；和
所述粘合剂组合物进一步包括具有悬浮在所述粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒的填充剂。
8.根据权利要求1所述的电极，其中：
所述多个电极颗粒是电子导电的；和
所述粘合剂组合物不包括除了悬浮在所述粘合剂基质中的所述电极颗粒之外的其他电子导电的颗粒。
9.一种电池，其包括：
第一电极；
与所述第一电极间隔开的第二电极；和
所述第一电极与所述第二电极之间的非液体电解质；
其中所述第一电极或所述第二电极包括：
具有离子导电的电解质溶液和与所述电解质溶液混合的聚合物材料的粘合剂组合物，所述电解质溶液使所述聚合物材料增塑形成粘合剂基质；以及
与所述粘合剂组合物混合的多个电极颗粒，其中所述粘合剂组合物的粘合剂基质将所述多个电极颗粒结合在一起形成大致无孔结构。
10.根据权利要求9所述的电池，其中所述第一电极或第二电极的至少之一是适形的、电子导电和离子导电的。
11.根据权利要求9所述的电池，其中所述粘合剂组合物进一步包括悬浮在所述粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒。
12.根据权利要求9所述的电池，其中所述第一电极或第二电极的至少之一具有：
大于约1MPa至约2.5MPa的弹性模量；
大于约10-2S/cm的电子电导率；和
大于约10-3S/cm的离子电导率。
13.根据权利要求9所述的电池，其中所述聚合物材料包括多个具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚合物分子。
14.根据权利要求9所述的电池，其中所述聚合物材料包括多个具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚合物分子，并且其中所述聚合物分子在无定形状态下通过离子导电的电解质溶液增塑。
15.根据权利要求9所述的电池，其中：
所述多个电极颗粒是非电子导电的；和
所述粘合剂组合物进一步包括具有悬浮在所述粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒的填充剂。
16.根据权利要求9所述的电池，其中：
所述多个电极颗粒是电子导电的；和
所述粘合剂组合物不包括除了悬浮在所述粘合剂基质中的所述电极颗粒之外的其他电子导电的颗粒。
17.一种粘合剂组合物，其包括：
电解质溶液，所述电解质溶液是离子导电的；
与所述电解质溶液混合的具有多个分子的聚合物材料，所述电解质溶液使所述聚合物材料增塑形成具有在无定形状态下的聚合物材料的分子的粘合剂基质；和
具有悬浮在所述粘合剂基质中的多个电子导电的颗粒的填充剂。
18.根据权利要求17所述的粘合剂组合物，其中所述离子导电的电解质溶液包括盐在有机溶剂、离子液体、和/或水中的溶液。
19.根据权利要求17所述的粘合剂组合物，其中所述离子导电的电解质溶液包括盐在有机溶剂、离子液体、和/或水中的溶液，并且其中所述聚合物材料包括具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚(环氧乙烷)、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯醇)、聚丙烯腈或聚(甲基丙烯酸甲酯)中的至少之一。
20.根据权利要求17所述的粘合剂组合物，其中所述离子导电的电解质溶液包括盐在有机溶剂、离子液体、和/或水中的溶液，其中所述聚合物材料包括具有约1×105g/mol至约10×106g/mol的分子量的聚(环氧乙烷)、聚(偏二氟乙烯)、聚(乙烯醇)、聚丙烯腈或聚(甲基丙烯酸甲酯)中的至少之一，进一步其中所述电解质溶液在所述粘合剂基质中具有约1wt％至约99wt％的装填量。
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