CN111312968A - 锂二次电池组 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了锂二次电池组，其可包括：正电极；负电极；电解质；和位于正电极和负电极之间的隔膜。所述隔膜可包括：隔膜基材；和在隔膜基材的一个或两个表面上形成的纤维粘合剂层。

Description

锂二次电池组
技术领域
本发明涉及锂二次电池组。
背景技术
通常，锂二次电池组通过含有电活性材料而具有比铅或镍/镉电池组更高的工作电压和更高的能量密度。因此，锂二次电池组已被用作电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)的能量存储装置。
确保电动车辆的安全是一个重要问题。在锂二次电池组中使用隔膜的目的是阻止正电极和负电极之间的物理接触，以防止由正电极和负电极彼此接触时产生的热量引起的着火和爆炸的危险。
应用于常规锂二次电池组的隔膜使用基于聚烯烃的多孔基材，并且当电池组过充电时，聚烯烃在高温气氛中熔化，从而封闭隔膜的孔隙并阻断电流，以防止过充电继续进行，因此隔膜起到确保安全的作用。
由于材料性质和包括定向拉伸的制造工艺的特性，因此基于聚烯烃的多孔基材在100℃或更高的温度下具有极端的热收缩行为，从而导致负电极和正电极之间的短路。
因此，需要开发能够解决上述问题的锂二次电池组。
发明内容
在优选的方面，提供一种锂二次电池组，其通过将纤维层引入隔膜或电极中而具有改善的形状稳定性和输出特性。
一方面，提供一种锂二次电池组，其包括：正电极；负电极；电解质；和位于正电极和负电极之间的隔膜，其中隔膜包括隔膜基材；以及在隔膜基材的一个或两个表面上形成的纤维层。
尽管具有各种构造和尺寸的材料可以是合适的，但纤维粘合剂层可合适地具有约100至900nm的纤维直径。
尽管具有其他厚度的纤维粘合剂层也是合适的，但纤维粘合剂层可合适地具有约0.5至3μm的厚度。
在一个方面，纤维粘合剂层的优选材料可以在与本文公开的陶瓷颗粒混合时粘附到陶瓷颗粒上，包括在本文公开的陶瓷颗粒上形成纤维层的表面或涂布层。这种粘附可以包括或不包括粘合纤维材料和陶瓷颗粒之间的任何共价键形成。在特定方面，纤维粘合剂层和陶瓷层之间的粘附可以包括小的或有效的无共价键连接。
通常优选的纤维材料可以为有机材料，包括可以具有各种官能团或取代基的有机聚合物，所述取代基例如卤素(例如氟)、羟基或醇、酯、或羧基(例如-COOH)。
更特别地，在某些方面，纤维粘合剂层可合适地包括聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
隔膜可进一步包括陶瓷涂布层。
纤维粘合剂层可合适地包括，例如，通过混合以下物质形成的纤维粘合剂层：陶瓷颗粒；和聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
陶瓷颗粒可合适地包括一种或多种选自Al2O3、SiO2、TiO2、Al(OH)3、和Mg(OH)2的陶瓷材料。
陶瓷颗粒可具有约20至100nm的直径。
以纤维粘合剂层的总重量计，陶瓷颗粒的含量可以为约10重量％至30重量％。
另一方面，提供一种锂二次电池组，其可包括：包括正电极和负电极的电极；位于正电极和负电极之间的隔膜；和电解质。电极可包括电极集电器；活性材料层；和在活性材料层上形成的纤维粘合剂层。
尽管所讨论的其他直径也可以是合适的，但纤维粘合剂层可合适地具有约100至900nm的纤维直径。
尽管所讨论的其他厚度也可以是合适的，但纤维粘合剂层可合适地具有约0.5至3μm的厚度。
纤维粘合剂层可合适地包括，例如，由聚合物材料形成的纤维粘合剂层，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
纤维粘合剂层可合适地包括，例如，通过混合陶瓷颗粒和聚合物材料形成的纤维粘合剂层，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
陶瓷颗粒可合适地包括一种或多种选自Al2O3、SiO2、TiO2、Al(OH)3、和Mg(OH)2的陶瓷材料。
陶瓷颗粒可具有约20至100nm的直径。
以纤维粘合剂层的总重量计，陶瓷颗粒的含量可合适地为约10重量％至30重量％。
进一步提供包括本文所述的锂二次电池组的车辆。
根据本发明的示例性实施方案的锂二次电池组可通过引入纤维粘合剂层以确保电池的形状稳定性而具有改善的电极和隔膜之间的粘附性，并通过降低电池电阻而具有改善的电池组的输出特性。
以下公开了本发明的其他方面。
附图说明
图1显示了常规粘合剂型陶瓷隔膜的横截面图。
图2显示了示例性隔膜的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的示例性纤维粘合剂层。
图3显示了示例性隔膜的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的示例性纤维粘合剂层。
图4显示了示例性电极的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的示例性纤维粘合剂层。
图5显示了示例性电极的横截面图，其中引入了根据本发明的另一实施方案的纤维粘合剂层。
图6显示了根据本发明的示例性实施方案制造示例性纤维粘合剂层的示例性方法中使用的示例性静电纺丝装置的示意图。
具体实施方式
在整个说明书中，同样的附图标记表示同样的元件。本说明书未描述实施方案的所有组件，并且将不描述本发明所属技术领域中的普通信息或实施方案之间的重叠信息。
在整个说明书中，当一个部分被称为“含有”一个元件时，这意味着除非另有明确说明，否则这不排除其他组件，而可以包括其他组件。
除非上下文中另有明确说明，如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。
此外，除非特别指出或明显区别于上下文，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的普通公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文明确说明，本文所提供的所有数值通过术语“约”进行修改。
应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇和船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的资源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。
下面，将参考所附附图对根据本发明的示例性实施方案进行具体描述。将描述锂二次电池组，然后将详细描述其中引入根据所公开实施方案的纤维粘合剂层的隔膜和电极。
锂二次电池组通常包括正电极、负电极、隔膜和电解质。正电极、负电极和电解质可以是常规用于制造锂二次电池组的那些。
电极可通过将经由混合电极活性材料、导电材料、溶剂和粘结剂制备的电极浆料在电极集电器上施加至预定厚度，然后进行干燥和轧制来形成。
电极集电器不受特别限制，只要其具有高导电性而不会在锂二次电池组中引起化学变化即可。例如，可以使用不锈钢、铝、镍、钛、烧结碳，或用碳、镍、钛、银等表面处理过的铝或不锈钢作为电极集电器。可以在集电器的表面上形成细小的不规则处，以增加正电极活性材料的粘合力或形成各种形式，例如膜、片、箔、网、多孔结构、泡沫，和无纺织物。
用于制造负电极的负电极活性材料可以是能够嵌入或脱嵌锂离子的任何活性材料。负电极活性材料可以由选自能够可逆地嵌入和脱嵌锂的材料、可与锂合金化的金属材料及其混合物的材料中的任何一种形成，或者由两种或多种的组合形成。
能够可逆地嵌入或脱嵌锂的材料可包括选自人造石墨、天然石墨、石墨化碳纤维、石墨化中间相碳微球、富勒烯和无定形碳中的至少一种。
无定形碳可包括在约1500℃或更低的温度下煅烧的硬碳、焦炭、MCMB和MPCF。此外，可与锂合金化的金属材料可包括选自Al、Si、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Mg、Ga、Cd、Ni、Ti、Mn和Ge中的至少一种金属。这些金属材料可以单独使用或者以混合物或合金使用。另外，金属材料可作为与碳基材料混合的复合材料使用。
负电极活性材料可包括硅。其还可包括石墨-硅复合物。含有硅的负电极活性材料是指包括氧化硅、硅颗粒、硅合金颗粒等的负电极活性材料。合金的代表性实例包括硅、金属间化合物和共晶合金中的铝(Al)、锰(Mn)、铁(Fe)、钛(Ti)等的固溶体，但不限于此。
正电极活性材料包括能够可逆地嵌入或脱嵌锂的化合物。具体地，可以使用锂和选自钴、锰、镍及其任何组合的金属的复合氧化物中的至少一种作为正电极活性材料。
本文使用的导电材料可以改善导电性。导电材料没有特别限制，只要其是在锂二次电池组中不引起化学变化的导电材料即可。例如，可以使用诸如天然石墨或人造石墨的石墨；诸如乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、和热裂炭黑的炭黑；诸如碳纤维和金属纤维的导电纤维；诸如氟化碳、铝、和镍粉的金属粉末；诸如氧化锌和钛酸钾的导电晶须；诸如氧化钛的导电金属氧化物；诸如聚亚苯基衍生物的导电材料等。
作为粘结剂，可以使用诸如羧甲基纤维素(CMC)和苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的水性粘结剂作为负电极，并且可以使用聚偏二氟乙烯(PVDF)作为正电极。
当负电极包括石墨和硅复合材料时，粘结剂可以制备成混合粘结剂，其中在基于石墨的负电极中使用的水性粘结剂(例如CMC/SBR)与聚合物粘结剂(例如肝素，多巴胺聚合的肝素)，和用于改善粘合强度并抑制硅基负电极体积膨胀的聚丙烯酸锂(LiPAA)混合，以改善粘合强度。
除了上述电极活性材料、导电材料和粘结剂之外，根据示例性实施方案的电极还可以包括作为添加剂的其他组分，例如分散介质、粘度调节剂和填料。
电解质包括锂盐和非水性有机溶剂，并且还可以包括用于改善充电/放电特性，防止过充电等的添加剂。锂盐的实例包括选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiCl、LiBr、LiI、LiB10Cl10、LiCF3SO3、LiCF3CO2、LiAsF6、LiSbF6、LiAlCl4、CH3SO3Li、CF3SO3Li、LiN(SO2C2F5)2、Li(CF3SO2)2N、LiC4F9SO3、LiB(C6H5)4、Li(SO2F)2N(LiFSI)和(CF3SO2)2NLi的材料中的任何一种，或者两种或多种的组合。
作为非水性有机溶剂，可以单独或组合使用碳酸酯、酯、醚或酮。碳酸酯的实例包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基丙基酯(MPC)、碳酸乙基丙基酯(EPC)、碳酸乙基甲基酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)等可以使用。作为酯，可以使用γ-丁内酯(GBL)、乙酸正甲酯、乙酸正乙酯、乙酸正丙酯等，作为醚，可以使用二丁基醚等，但不限于此。
非水性有机溶剂可进一步包括芳烃有机溶剂。芳烃有机溶剂的实例包括单独或组合使用的苯、氟苯、溴苯、氯苯、环己基苯、异丙基苯、正丁基苯、辛基苯、甲苯、二甲苯、均三甲苯等。
提供一种隔膜，用于在锂二次电池组中提供用于锂离子迁移的路径并使两个电极彼此物理分离，而隔膜不受特别限制，只要其用作锂二次电池组中的隔膜材料即可。特别地，优选隔膜对电解质的离子迁移具有低的阻力和优异的电解质保持能力。
例如，隔膜基材可以是单独使用或以堆叠结构使用的常规多孔聚合物膜，例如，由基于聚烯烃的聚合物(例如乙烯均聚物、丙烯均聚物、乙烯/丁烯共聚物、乙烯/己烯共聚物，和乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物)形成的多孔聚合物膜。
同时，已经使用各种将隔膜附着到电极的方法来防止电极和隔膜之间的分离并防止电解质泄漏。然而，当增加粘结剂含量以提高粘合强度时，孔被堵塞，导致电池电阻增加，浸渍性能和电解质的高速率性能变差。
图1为常规粘合剂型陶瓷隔膜的横截面图。
如图1所示，当将含有粘结剂的陶瓷涂层引入到隔膜基材上时，证实当粘结剂含量增加时，陶瓷颗粒之间的孔隙率通过粘结剂而降低。尽管在隔膜基材上进行陶瓷涂布之后进行单独的涂布工艺，但在陶瓷层的表面上形成粘结剂膜，或者粘结剂溶液渗透到陶瓷层中，从而降低了孔隙率。
根据本发明的各种示例性实施方案，提供一种锂二次电池组，其中将纤维粘合剂层引入到隔膜基材或电极集电器上以确保孔，从而降低电池电阻并改善粘合。
锂二次电池组可包括正电极；负电极；电解质；和位于正电极和负电极之间的隔膜，其中隔膜包括：隔膜基材；和在隔膜基材的一个或两个表面上形成的纤维粘合剂层。
在下文中，将详细描述根据示例性实施方案的锂二次电池组的纤维粘合剂层。
图2显示了示例性隔膜的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的示例性纤维粘合剂层。
隔膜100可包括隔膜基材110和在隔膜基材110的一侧或两侧上形成的纤维粘合剂层120。
优选地，可以使用陶瓷涂布的隔膜(CCS)，其中可以将陶瓷层130引入到隔膜基材110上。陶瓷层130可包括或使用一种或多种陶瓷材料(例如氧化铝、勃姆石、氢氧化镁、氧化钛和氮化铝)形成。
纤维粘合剂层120可以是多孔网的形式，并且可以在隔膜基材110的一侧或两侧上形成。
而且，纤维粘合剂层的厚度为约0.5至3μm。当纤维粘合剂层的厚度小于约0.5μm时，粘合力可能降低，并且可能无法充分形成电池组件。当厚度大于约3μm时，整个电池厚度可能增加，从而降低每单位体积的输出功率。
纤维粘合剂层可具有约100至900nm的纤维直径。当纤维的直径小于100nm时，则由于机械性能低而在电池组件中存在问题，而当直径超过900nm时，则难以防止电极之间的短路。
纤维粘合剂层可以由粘结剂聚合物纤维形成，所述粘结剂聚合物纤维可以通过喷射粘结剂聚合物溶液形成，其中粘结剂聚合物可以通过纺丝喷嘴溶解在溶剂中，在静电纺丝设备中可以施加高压至纺丝喷嘴。
此时，粘结剂聚合物可合适地包括能够结合电极和隔膜的材料，并且所述粘结剂聚合物可包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。优选地，粘结剂聚合物可以为基于PVDF的聚合物材料。
基于PVDF的聚合物可合适地包括共聚物，所述共聚物除偏二氟乙烯单体单元外，还包括选自六氟丙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯、三氟乙烯、三氯乙烯、乙烯、六氟异丁烯、全氟丁基乙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚、全氟-2,3-二甲基-1,2-二氧杂环戊烯，和全氟-2-亚甲基-4-甲基-1,2-二氧戊环的共聚单体单元。
除聚丙烯酸单元外，基于PAA的聚合物可合适地包括聚(丙烯酸钠)、聚(丙烯酸钾)和聚(丙烯酸锂)。
溶剂可以是通过静电纺丝装置与粘结剂聚合物混合以形成微细纤维的任何有机溶剂，但不限于此，溶剂的实例可包括丙酮、甲醇、丙醇、二甲基甲酰胺(DMF)或甲基吡咯烷酮(NMP)。
制造的纤维粘合剂层在电池组电池的制造过程中在施加压力时或者同时施加压力和热量时表现出粘合力。例如，通过仅在隔膜基材或陶瓷层的表面上形成纤维形式的粘结剂层，可以在最小化粘结剂含量的同时实现粘合力。此外，由于大多数纤维存在于隔膜基材或陶瓷层的表面上并且不渗透到孔中，因此可以确保锂离子的通过，从而改善输出特性并促进电解质浸渍。
图3显示了隔膜的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的纤维粘合剂层。
而且，纤维粘合剂层可合适地包括，或通过混合陶瓷颗粒和聚合物材料形成，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸(PAA)的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯(PVDF)的聚合物材料、基于聚乙烯醇(PVA)的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
通过混合作为电化学稳定的无机物质的陶瓷材料，可以确保电极和隔膜之间的粘合力，并防止隔膜在约100℃或更高的高温下收缩。
陶瓷颗粒可合适地包括，或由氧化物(例如Al2O3、SiO2和TiO2)和氢氧化物(例如Al(OH)3和Mg(OH)2)形成。
此时，陶瓷颗粒可具有约20至100nm的直径。当陶瓷颗粒的直径小于约20nm时，则难以分散陶瓷颗粒，而当陶瓷颗粒的直径大于约100nm时，则粘合剂层可能难以保持为纤维形式并出现必须增加纤维直径的问题。
以纤维粘合剂层的总重量计，陶瓷颗粒的含量为约10重量％至30重量％。当陶瓷颗粒的含量小于约10％时，则难以确保隔膜的耐热性。当陶瓷颗粒的含量大于约30％时，则粘合剂层可能难以保持为纤维形式。
由此制造的纤维粘合剂层在电池组电池的制造过程中在施加压力时或者同时施加压力和热量时表现出粘合力。例如，通过仅在隔膜基材或陶瓷层的表面上形成纤维形式的粘结剂层，可以在最小化粘结剂含量的同时实现粘合力。此外，可以在不需要单独形成陶瓷层的情况下获得锂二次电池组的耐热性和能量密度。
而且，由于大多数纤维存在于隔膜基材或陶瓷层的表面上并且不渗透到隔膜基材的孔中，因此可以确保锂离子的通过，从而改善输出特性并促进电解质浸渍。
同时，可以将上述纤维粘合剂层应用于电极。
根据另一方面的锂二次电池包含包括正电极和负电极的电极；位于正电极和负电极之间的隔膜；和电解质。所述电极包括：电极集电器；活性材料层；和在活性材料层上形成的纤维粘合剂层。
图4显示了电极的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的纤维粘合剂层。
根据示例性实施方案的电极200包括电极集电器210、活性材料层230和在活性材料层230上形成的纤维粘合剂层220。
电极集电器210可包括具有导电性的材料或由具有导电性的材料形成。
活性材料层230可合适地通过将经由混合电极活性材料、导电材料和溶剂制备的电极浆料在电极集电器210上施加至预定厚度，然后进行干燥和轧制来形成。
纤维粘合剂层220可以是多孔网的形式，并且可以在活性材料层230上形成。纤维粘合剂层的厚度和纤维直径可以与将它们引入上述隔膜的情况相同。
类似地，纤维粘合剂层240可以通过混合粘结剂聚合物纤维和陶瓷材料来制备。
图5显示了电极的横截面图，其中引入了根据本发明的示例性实施方案的纤维粘合剂层。
制造的纤维粘合剂层在电池组电池的制造过程中在施加压力时或者同时施加压力和热量时表现出粘合力。例如，通过仅在活性材料层的表面上形成纤维形式的粘结剂层，可以在最小化粘结剂含量的同时实现粘合力。
而且，由于大多数纤维存在于活性材料层的表面上并且不渗透到电极集电器的孔中，因此可以确保锂离子的通过，从而改善输出特性并促进电解质浸渍。
另外，当引入包括陶瓷材料的纤维粘合剂层240时，可以确保锂二次电池组的耐热性和能量密度，而无需单独形成陶瓷层。而且，通过在电极表面上形成电阻层，当由于隔膜等的破裂而发生内部短路时，则可以实现相对安全的电池。
在下文中，将描述将上述纤维粘合剂层施加到隔膜或电极的方法。
图6显示了根据本发明的实施方案制造纤维粘合剂层的方法中使用的静电纺丝装置的示意图。
如图6所示，静电纺丝设备可包括能够推出具有液相粘度的粘结剂聚合物溶液的泵10、DC高压电源20、喷嘴30和用于生产粘结剂聚合物纤维的针40以及辊或传送带50。
在静电纺丝设备中，当静电力施加到粘结剂聚合物溶液或具有足够粘度的熔体时，形成纤维。在垂直定位的针40的尖端处分布的粘结剂聚合物溶液以半球形液滴的形式从尖端悬挂，在重力和静电排斥与表面张力之间平衡。当向其施加电场时，在空气层和溶液之间的界面处诱发半球形液滴表面上的电荷或偶极取向，并且电荷或偶极子排斥产生与表面张力相反的力。
因此，从针40的尖端悬挂的溶液的半球形表面被拉伸成称为泰勒锥的圆锥形状，因为静电排斥在恒定的临界电场强度下克服了表面张力，所以带电的粘结剂聚合物溶液的射流从泰勒锥尖端释放。
当溶液的粘度低时，该射流由于表面张力而塌陷成细小液滴。然而，当溶液的粘度高时，射流不会塌陷，但溶剂在空气中流向收集板的同时蒸发，并且带电聚合物纤维的连续相积聚在收集板上。当射流流向收集板时，溶剂在空气中流动的同时蒸发，并且聚合物纤维的连续相积聚在隔膜或电极上。
为了产生聚合物纤维的这种连续相并将纤维积聚在隔膜或电极上，重要的是纤维相在到达隔膜或电极时具有一定程度的粘附性，这与纤维相中含有的溶剂的残留量相关。当残留量大于预定量时，粘合力可能是足够的，但纤维相可能不能被适当地保持。相反，当残留量不足时，可以很好地保持纤维相，但由于纤维本身缺乏粘附性，则纤维相和隔膜或电极之间分离的可能性增加。
在溶液方面，必须在溶液中保持合适的固体含量(例如，粘结剂和陶瓷材料的总和)。当固体含量大于预定量时，则难以在泰勒锥的尖端处形成射流，使得难以获得纤维相。相反，当固体含量小于预定量时，则粘结剂和陶瓷材料将分离成颗粒，使得难以获得纤维。可以根据所用粘结剂的分子量，陶瓷材料的粒径等适当地调节最佳固体含量。
针和收集板之间的电压也影响纤维的特性。通常，当电压高时，纤维倾向于具有小的厚度。然而，当电压过高时，电压被排放到空气中，因此可能形成不均匀和不规则的纤维相。因此，重要的是保持适当的电压，该电压可以根据空气中的湿度、针和集电器之间的距离，溶剂的类型等而变化。
针和收集板之间的距离可能影响各种性能，包括溶液中所用溶剂的沸点，附着在收集板上时纤维相所含的溶剂的量，纤维直径和纺丝区域。随着距离增加到一定水平，纤维直径趋于减小并且纺纱区域趋于增加。另一方面，当距离增加时，纤维相中含有的溶剂的量趋于减少。当溶剂的量小于预定量时，纤维不会到达收集板(隔膜或电极)上，导致产量降低，并且即使纤维到达收集板，在随后的过程中从隔膜或电极分离的可能性也会增加。
空气温度、湿度、空气速度等也是控制操作的重要因素。当通过调节溶液的固体含量、针和收集板之间的距离以及电压难以获得所需的性质时，可以通过调节空气温度、湿度和空气速度获得具有所需物理性质的纤维相。然而，当空气速度大于预定范围时，产量可能降低，因此必须限制最大空气速度。特别地，当使用有机溶剂时，就安全性而言，必须限制空气中可能含有的有机溶剂的温度和最大浓度。
另外，针的直径和形状以及供应的溶液的量也可能影响物理性质。在通过控制因素(溶液的固体含量、电压、针与收集板之间的距离、空气温度、空气速度等)不能获得所需物理性质的情况下，当溶液的供应速率降低时，通常减小针的直径以最小化物理性质的变化。
根据本发明的各种示例性实施方案，锂二次电池组可以通过将纤维粘合剂层引入隔膜或电极中来改善电极和隔膜之间的粘附性而具有优异的电池形状稳定性，并通过降低电池电阻而具有锂二次电池组优异的输出特性。因此，锂二次电池组可以应用于堆叠的大面积电池。
上面已经参考附图描述了本发明的示例性实施方案。本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，这些发明构思可以以不同的形式实施。已经出于说明性目的而非出于限制目的描述了所公开的实施方案。

Claims (19)

1.锂二次电池组，其包括：
正电极；
负电极；
电解质；和
位于正电极和负电极之间的隔膜，
其中，所述隔膜包括：隔膜基材；和在隔膜基材的一个或两个表面上形成的纤维粘合剂层。
2.根据权利要求1所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层具有约100至900nm的纤维直径。
3.根据权利要求1所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层具有约0.5至3μm的厚度。
4.根据权利要求1所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层包括聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯的聚合物材料、基于聚乙烯醇的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的锂二次电池组，其中，所述隔膜进一步包括陶瓷涂布层。
6.根据权利要求1所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层包括：陶瓷颗粒；和聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯的聚合物材料、基于聚乙烯醇的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
7.根据权利要求6所述的锂二次电池组，其中，陶瓷颗粒包括一种或多种选自Al2O3、SiO2、TiO2、Al(OH)3、和Mg(OH)2的陶瓷材料。
8.根据权利要求6所述的锂二次电池组，其中，所述陶瓷颗粒具有约20至100nm的直径。
9.根据权利要求6所述的锂二次电池组，其中，以纤维粘合剂层的总重量计，所述陶瓷颗粒的含量为约10重量％至30重量％。
10.锂二次电池组，其包括：
包括正电极和负电极的电极；
位于正电极和负电极之间的隔膜；
和电解质；
其中，所述电极包括：电极集电器；活性材料层；在活性材料层上形成的纤维粘合剂层。
11.根据权利要求10所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层具有约100至900nm的纤维直径。
12.根据权利要求10所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层具有约0.5至3μm的厚度。
13.根据权利要求10所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层包括聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯的聚合物材料、基于聚乙烯醇的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
14.根据权利要求10所述的锂二次电池组，其中，所述纤维粘合剂层包括：陶瓷颗粒；和聚合物材料，所述聚合物材料包括选自基于聚丙烯酸的聚合物材料、基于苯乙烯-丁二烯橡胶的聚合物材料、基于聚偏二氟乙烯的聚合物材料、基于聚乙烯醇的聚合物材料、和基于聚乙酸乙烯酯的聚合物材料及其共聚物中的一种或多种。
15.根据权利要求14所述的锂二次电池组，其中，陶瓷颗粒包括一种或多种选自Al2O3、SiO2、TiO2、Al(OH)3、和Mg(OH)2的陶瓷材料。
16.根据权利要求14所述的锂二次电池组，其中，所述陶瓷颗粒具有约20至100nm的直径。
17.根据权利要求14所述的锂二次电池组，其中，以纤维粘合剂层的总重量计，所述陶瓷颗粒的含量为约10重量％至30重量％。
18.包括根据权利要求1所述的锂二次电池组的车辆。
19.包括根据权利要求10所述的锂二次电池组的车辆。
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