CN116830374A - 电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置，所述电极组件包括第一极片、与第一极片极性相反的第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜，所述电极组件通过卷绕第一极片、第二极片和隔离膜得到，所述隔离膜包括基膜以及设置在所述基膜表面至少一部分的涂层，所述涂层包括与水反应能够硬化的水硬性无机材料。本申请能解决电极组件和电池中心孔坍塌的问题，提高电池的安全性能和循环性能。

Description

电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置 技术领域
本申请属于电池技术领域，具体涉及一种电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置。
背景技术
可充放电电池具有能量密度高、循环寿命长、工作性能可靠、无污染、无记忆效应等优点，因而被广泛应用。近年来，随着可充放电电池在各类电子产品和新能源汽车等产业的应用及推广，其安全性能受到越来越多的关注。传统电池包括方型电池和圆柱型电池，与方型电池相比，圆柱型电池具有结构稳定性好、组成部件少、制备工艺简单等优点。圆柱型电池通常采用卷绕型电极组件，其中卷绕型电极组件由正极极片、隔离膜和负极极片卷绕形成且卷绕型电极组件中心部形成中心孔。但是，圆柱型电池的中心孔容易坍塌，中心孔坍塌是指电池化成、循环充放电过程中，中心孔被部分堵塞或完全堵塞的现象。中心孔坍塌会使电池排气困难、安全风险增加，从而严重影响电池的循环性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置，旨在解决电极组件和电池中心孔坍塌的问题，提高电池的安全性能和循环性能。
本申请第一方面提供一种电极组件，包括第一极片、与第一极片极性相反的第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜，所述电极组件通过卷绕第一极片、第二极片和隔离膜得到，所述隔离膜包括基膜以及设置在所述基膜表面至少一部分的涂层，所述涂层包括与水反应能够硬化的水硬性无机材料。
本申请在基膜表面设置包含水硬性无机材料的涂层，利用水硬性无机材料与水反应能够硬化的原理，能够显著增加隔离膜的强度，使其在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，从而有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
在本申请的任意实施方式中，水硬性无机材料包括至少一种式1所示化合物，
第一氧化物·a第二氧化物·b硫酸盐·c卤化物 式1
其中，0＜a≤6，0≤b≤4，0≤c≤4，第一氧化物表示CaO、或BaO，第二氧化物表示组分1、组分2、或其组合，组分1表示SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、或其两种或多种的组合，组分2表示FeO、MgO、BaO、K 2O、Na 2O、TiO 2、CuO、Cr 2O 3、P 2O 5、SO 3、或其两种或多种的组合，硫酸盐表示CaSO 4、MgSO 4、BaSO 4、SrSO 4、ZnSO 4、Al 2(SO 4) 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4) 3、或其两种或多种的组合，卤化物表示CaCl 2、CaF 2、或其组合。
上述式1所示化合物能在有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长的同时，不会明显影响电池的电化学性能。
可选地，组分1和组分2的重量比为(95～100):(0～5)。组分1和组分2的重量比在合适的范围内时，有利于调节涂层的抗压强度和水化热，使涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在本申请的任意实施方式中，水硬性无机材料包括式1-1至式1-8所示化合物中的一种或几种，
CaO·a1 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-1
CaO·a2 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-2
CaO·a3 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-3
CaO·a4 Al 2O 3·a5 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-4
CaO·a6 Al 2O 3·a7 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-5
BaO·a8 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-6
BaO·a9 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-7
BaO·a10 Al 2O 3·a11 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-8
其中，0＜a1≤6，0＜a2≤6，0＜a3≤6，0＜a4＜6，0＜a5＜6，且0＜a4+a5≤6，0＜a6＜6，0＜a7＜6，且0＜a6+a7≤6，0＜a8≤6，0＜a9≤6，0＜a10＜6，0＜a11＜6，且0＜a10+a11≤6，0≤b≤4，0≤c≤4，硫酸盐表示CaSO 4、MgSO 4、BaSO 4、SrSO 4、ZnSO 4、Al 2(SO 4) 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4) 3、或其两种或多种的组合，卤化物表示CaCl 2、CaF 2、或其组合。
在本申请的任意实施方式中，b＝0。
在本申请的任意实施方式中，c＝0。
在本申请的任意实施方式中，b＝0，并且c＝0。
在本申请的任意实施方式中，水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、CaO·Al 2O 3、CaO·2Al 2O 3、3CaO·Al 2O 3、6CaO·2Al 2O 3、12CaO·7Al 2O 3、CaO·Fe 2O 3、2CaO·Fe 2O 3、2CaO·Al 2O 3·SiO 2、CaO·Al 2O 3·2SiO 2、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3、6CaO·Al 2O 3·2Fe 2O 3、3CaO·3Al 2O 3·CaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·MgSO 4、3CaO·3Al 2O 3·BaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·SrSO 4、3CaO·3Al 2O 3·ZnSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Al 2(SO 4) 3、3CaO·3Al 2O 3·FeSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Fe 2(SO 4) 3、2CaO·SiO 2·CaSO 4、11CaO·7Al 2O 3·CaF 2、3CaO·3Al 2O 3·CaF 2、CaO·3Al 2O 3·3CaF 2、CaO·3Al 2O 3·4CaF 2、2BaO·SiO 2、3BaO·SiO 2、BaO·Al 2O 3、3BaO·Al 2O 3、BaO·6Al 2O 3、BaO·Al 2O 3·SiO 2、BaO·Al 2O 3·2SiO 2中的一种或几种。
可选地，水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、3CaO·Al 2O 3、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3中的一种或几种。
在本申请的任意实施方式中，水硬性无机材料为体积粒径Dv10为1μm～10μm的颗粒。可选地，水硬性无机材料为体积粒径Dv10为3μm～5μm的颗粒。水硬性无机材料颗粒的体积粒径Dv10在合适的范围内时，涂层的一致性更高。
在本申请的任意实施方式中，基于涂层的总质量，水硬性无机材料的质量百分含 量为95％～100％。可选地，水硬性无机材料的质量百分含量为97％～100％。
在本申请的任意实施方式中，涂层还包括添加剂，添加剂包括减水剂、石膏、火山灰、粉煤灰、矿渣、石英砂、石灰石、粘土中的一种或几种。添加剂能起到调节涂层抗压强度、调节涂层与水反应凝结速度和降低水化热的作用。
在本申请的任意实施方式中，基于涂层的总质量，添加剂的质量百分含量≤5％。可选地，添加剂的质量百分含量≤3％。
在本申请的任意实施方式中，涂层的总厚度为0.5μm～5μm。可选地，涂层的总厚度为0.5μm～2μm。涂层的总厚度在合适的范围内时，涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在本申请的任意实施方式中，基膜的厚度为5μm～12μm。可选地，基膜的厚度为6μm～7μm。
在本申请的任意实施方式中，基膜选自聚烯烃多孔膜、无纺布、玻璃纤维中的一种或几种。
在本申请的任意实施方式中，涂层与水反应2天内的水化热为300J/g～500J/g。涂层与水反应后具有适当的放热量，一方面能够增加活性离子在电池正负极之间的传输速度，提升电池的循环性能和倍率性能，另一方面确保不会影响电池的其他电化学性能。
在本申请的任意实施方式中，涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa～20000Pa。可选地，涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa～10000Pa。涂层与水反应后具有较高的抗压强度，因此，隔离膜在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，能够有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
在本申请的任意实施方式中，涂层位于自隔离膜卷绕起始端0cm至L cm区域内，10≤L≤20。所述包含水硬性无机材料的涂层仅设置在隔离膜卷绕起始端局部区域内，从而能够在有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长的同时，并不显著降低电池的质量能量密度。
本申请第二方面提供一种电池，其包括电极组件以及电解液，其中，电极组件为根据本申请第一方面的电池的电极组件，电解液包括电解质盐以及水。
由于本申请的电解液采用水作为溶剂，当所述包含水硬性无机材料的涂层浸润电解液后，涂层中的水硬性无机材料能与溶剂水反应并使涂层充分硬化，从而显著增加隔离膜的强度。因此，隔离膜在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，能有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
在本申请的任意实施方式中，电池为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、钙离子电池、镁离子电池、铝离子电池、或混合离子电池。
本申请第三方面提供一种电池模块，其包括本申请第二方面的电池。
本申请第四方面提供一种电池包，其包括本申请第二方面的电池、第三方面的电池模块中的一种。
本申请第五方面提供一种用电装置，其包括本申请第二方面的电池、第三方面的电池模块、第四方面的电池包中的至少一种。
本申请的电池模块、电池包和用电装置包括本申请提供的电池，因而至少具有与所述电池相同的优势。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是圆柱型电池中心孔坍塌前和坍塌后的示意图。
图2是包含本申请的电池作为电源的用电装置的一实施方式的示意图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图详细说明具体公开了本申请的电极组件、电池、电池模块、电池包及用电装置的实施方式。但是会有省略不必要的详细说明的情况。例如，有省略对已众所周知的事项的详细说明、实际相同结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，便于本领域技术人员的理解。此外，附图及以下说明是为了本领域技术人员充分理解本申请而提供的，并不旨在限定权利要求书所记载的主题。
本申请所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定，给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的，选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的，并且可以进行任意地组合，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，如果针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外，当表述某个参数为≥2的整数，则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12等。
如果没有特别的说明，本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案，并且这样的技术方案应被认为包含在本申请的公开内容中。
如果没有特别的说明，本申请的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明，本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分，也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明，在本申请中，术语“或”是包括性的。举例来说，短语“A或B”表示“A，B，或A和B两者”。更具体地，以下任一条件均满足条件“A或B”：A为真(或存在)并且B为假(或不存在)；A为假(或不存在)而B为真(或存在)；或A和B都为真(或存在)。
图1是圆柱型电池中心孔坍塌前和坍塌后的示意图。如图1所示，圆柱型电池中心部具有中心孔，在电池化成、循环充放电过程中，中心孔容易坍塌。中心孔坍塌后电池内部间隙增加(例如，正极极片和负极极片之间的间隙增加)，从而容易生长枝晶，影响了电池的安全性能，同时降低了电池的循环寿命。中心孔坍塌受到电池化成产气速率、极片涂布重量、集流体厚度、极片反弹率等因素影响，通常，极片涂布重量越大，电池化成产气速率越高，中心孔越容易坍塌；集流体厚度越薄、极片反弹率越高，中心孔越容易坍塌。因此，增加中心孔局部区域极片、隔离膜的承受能力使中心孔不容易变形，能够达到抑制中心孔坍塌的效果。现有技术通过在隔离膜基膜表面设置陶瓷涂层可以在一定程度上增加隔离膜的硬度，但是隔离膜的硬度仍较低，无法起到有效抑制中心孔坍塌的效果。
基于上述问题，发明人对隔离膜的结构进行改进，提出了一种能有效抑制中心孔坍塌的电极组件及电池。
电极组件及电池
本申请的电池包括壳体、电极组件、端盖以及电解液，电极组件设置壳体内，端盖盖设于壳体，电解液浸润于电极组件并在正极和负极之间起到传导活性离子的作用。电解液包括电解质盐以及水，电解质盐的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。壳体的材质不受具体的限制，例如可以是硬塑料壳、铝壳、钢壳等。
需要说明的是，本申请的电池可以为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、钙离子电池、镁离子电池、铝离子电池、或混合离子电池。在本申请中，术语“混合离子电池”是指电池正负极之间存在两种及以上活性离子脱嵌反应的电池，通常混合离子电池的电解液中包含两种及以上活性离子，例如包括锂离子、钠离子、钾离子、锌离子、钙离子、镁离子、铝离子中的两种及以上。作为示例，混合离子电池可包括锂钠混合离子电池、钠锌混合离子电池、钠钾混合离子电池等。
本申请的电极组件包括第一极片、与第一极片极性相反的第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜，所述电极组件通过卷绕第一极片、第二极片和隔离膜得到，所述隔离膜包括基膜以及设置在所述基膜表面至少一部分的涂层，所述涂层包括与水反应能够硬化的水硬性无机材料。
发明人意外发现通过在基膜表面设置包含水硬性无机材料的涂层，利用水硬性无机材料与水反应能够硬化的原理，能够显著增加隔离膜的强度，使其在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，从而有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
由于本申请的电解液采用水作为溶剂，当所述包含水硬性无机材料的涂层浸润电解液后，涂层中的水硬性无机材料能与溶剂水反应并使涂层充分硬化，从而显著增加隔离膜的强度。因此，隔离膜在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，能有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
本申请的电极组件为卷绕型电极组件，电极组件端面形状不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，电极组件端面为圆形、椭圆形、矩形等规则形状，电极组件端面也可为不规则形状。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括至少一种式1所示化合物。
第一氧化物·a第二氧化物·b硫酸盐·c卤化物 式1
在式1中，0＜a≤6，0≤b≤4，0≤c≤4，第一氧化物表示CaO、或BaO，第二氧化物表示组分1、组分2、或其组合，组分1表示SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、或其两种或多种的组合，组分2表示FeO、MgO、BaO、K 2O、Na 2O、TiO 2、CuO、Cr 2O 3、P 2O 5、SO 3、或其两种或多种的组合，硫酸盐表示CaSO 4、MgSO 4、BaSO 4、SrSO 4、ZnSO 4、Al 2(SO 4) 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4) 3、或其两种或多种的组合，卤化物表示CaCl 2、CaF 2、或其组合。
式1所示化合物与水反应产物包括凝胶、水合物、Ca(OH) 2等中的一种或几种，且式1所示化合物与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。因此，上述式1所示化合物能在有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长的同时，不会明显影响电池的电化学性能。
在一些实施例中，组分1和组分2的重量比为(95～100):(0～5)。组分1和组分2的重量比在合适的范围内时，有利于调节涂层的抗压强度和水化热，使涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在一些实施例中，第二氧化物仅表示组分1。
在一些实施例中，b＝0。
在一些实施例中，0＜b≤4。硫酸盐的含量适中，有利于调节涂层的抗压强度和水化热，使涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在一些实施例中，c＝0。
在一些实施例中，0＜c≤4。卤化物的含量适中，有利于调节涂层的抗压强度和水化热，使涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在一些实施例中，b＝0，且c＝0。
式1所示化合物可以按照本领域常规方法制备，例如采用高温固相反应法制备。示例性制备方法如下：将Ca源或Ba源、M1元素前驱体、可选的SO 3、可选的卤素前驱体等按一定摩尔比混合均匀，经高温煅烧得到式1所示化合物。M1选自Si、Al、Fe、K、Na、Mg、Ba、Ti、Cu、Cr、Sr、Zn等中的一种或几种。可选地，煅烧温度为800℃～1600℃。
作为示例，Ca源包括但不限于CaO、CaCO 3、Ca(OH) 2中的一种或几种。作为示例，Ba源包括但不限于BaO、BaCO 3、Ba(OH) 2中的一种或几种。作为示例，M1元素前驱体包括但不限于M1元素的氧化物、氢氧化合物、硫酸化合物、盐酸化合物、硝酸化合物、碳酸化合物及醋酸化合物中的一种或几种。例如，M1元素前驱体为SiO 2、Al(OH) 3、Al 2O 3、Fe 2O 3、FeO、K 2O、Na 2O、MgO、BaO、TiO 2、CuO、Cr 2O 3、SrO、ZnO中的一种或几种。作为示例，卤素前驱体包括但不限于氟化铵、氟化氢、氯化铵、氯化氢中的一种或几种。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-1所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
CaO·a1 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-1
在式1-1中，0＜a1≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a1≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a1≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a1≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-2所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
CaO·a2 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-2
在式1-2中，0＜a2≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a2≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a2≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a2≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-3所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
CaO·a3 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-3
在式1-3中，0＜a3≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a3≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a3≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a3≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-4所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
CaO·a4 Al 2O 3·a5 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-4
在式1-4中，0＜a4＜6，0＜a5＜6，且0＜a4+a5≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a4≤2，0＜a5≤2，且0＜a4+a5≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a4≤2，0＜a5≤2，且0＜a4+a5≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a4≤2，0＜a5≤2，且0＜a4+a5≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-5所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
CaO·a6 Al 2O 3·a7 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-5
在式1-5中，0＜a6＜6，0＜a7＜6，且0＜a6+a7≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a6≤2，0＜a7≤2，且0＜a6+a7≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a6≤2，0＜a7≤2，且0＜a6+a7≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a6≤2，0＜a7≤2，且0＜a6+a7≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-6所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
BaO·a8 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-6
在式1-6中，0＜a8≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a8≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a8≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a8≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-7所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
BaO·a9 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-7
在式1-7中，0＜a9≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a9≤6，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a9≤6，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a9≤6，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-8所示化合物，硫酸盐、卤化物如本文所定义。
BaO·a10 Al 2O 3·a11 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-8
在式1-8中，0＜a10＜6，0＜a11＜6，且0＜a10+a11≤6，0≤b≤4，0≤c≤4。
可选地，0＜a10≤2，0＜a11≤2，且0＜a10+a11≤3，b＝0，c＝0。
可选地，0＜a10≤2，0＜a11≤2，且0＜a10+a11≤3，0＜b≤4，c＝0。
可选地，0＜a10≤2，0＜a11≤2，且0＜a10+a11≤3，b＝0，0＜c≤4。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料包括式1-1至式1-8所示化合物中的两种及以上，此时，有利于调节涂层的抗压强度和水化热，使涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在一些实施例中，作为示例，所述水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、CaO·Al 2O 3、CaO·2Al 2O 3、3CaO·Al 2O 3、6CaO·2Al 2O 3、12CaO·7Al 2O 3、CaO·Fe 2O 3、2CaO·Fe 2O 3、2CaO·Al 2O 3·SiO 2、CaO·Al 2O 3·2SiO 2、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3、6CaO·Al 2O 3·2Fe 2O 3、3CaO·3Al 2O 3·CaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·MgSO 4、3CaO·3Al 2O 3·BaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·SrSO 4、3CaO·3Al 2O 3·ZnSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Al 2(SO 4) 3、3CaO·3Al 2O 3·FeSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Fe 2(SO 4) 3、2CaO·SiO 2·CaSO 4、11CaO·7Al 2O 3·CaF 2、3CaO·3Al 2O 3·CaF 2、CaO·3Al 2O 3·3CaF 2、CaO·3Al 2O 3·4CaF 2、2BaO·SiO 2、3BaO·SiO 2、BaO·Al 2O 3、3BaO·Al 2O 3、BaO·6Al 2O 3、BaO·Al 2O 3·SiO 2、BaO·Al 2O 3·2SiO 2中的一种或几种。
可选地，所述水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、3CaO·Al 2O 3、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3中的一种或几种。
在一些实施例中，所述水硬性无机材料为体积粒径Dv10为1μm～10μm的颗粒。例如，所述水硬性无机材料颗粒的体积粒径Dv10为1μm，2μm，3μm，4μm，5μm，6μm，7μm，8μm，9μm，10μm或以上任何数值所组成的范围。可选地，所述水硬性无机材料为体积粒径Dv10为3μm～5μm的颗粒。所述水硬性无机材料颗粒的体积粒径Dv10在合适的范围内时，所述涂层的一致性更高。
在一些实施例中，基于所述涂层的总质量，所述水硬性无机材料的质量百分含量为95％～100％。可选地，所述水硬性无机材料的质量百分含量为97％～100％。
在一些实施例中，所述涂层还包括添加剂，添加剂能起到调节涂层抗压强度、调节涂层与水反应凝结速度和降低水化热的作用。作为示例，所述添加剂包括但不限于减 水剂(Water-reducing admixture)、石膏、火山灰、粉煤灰、矿渣、石英砂、石灰石、粘土中的一种或几种。其中，石膏包括天然二水石膏、硬石膏、半水石膏、磷石膏、脱硫石膏中的一种或几种。所述添加剂的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择，例如，作为示例，减水剂可为聚羧酸减水剂。这些添加剂可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。基于所述涂层的总质量，所述添加剂的质量百分含量≤5％。例如，所述添加剂的质量百分含量≤4.5％，≤4％，≤3.5％，≤3％，≤2.5％，≤2％，≤1.5％，≤1％，≤0.5％、或为0％。
在一些实施例中，所述基膜的厚度为5μm～12μm。可选地，所述基膜的厚度为6μm～7μm。基膜的厚度在合适范围内时，隔离膜能在具有足够的抗压强度的同时，还具有较高的离子电导率。
在一些实施例中，所述基膜的孔隙率为30％～50％。可选地，所述基膜的孔隙率为35％～50％。基膜的孔隙率在合适范围内，隔离膜能在具有足够的抗压强度的同时，还具有较高的离子电导率。
在一些实施例中，所述基膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构膜。可选地，所述基膜选自聚烯烃多孔膜、无纺布、玻璃纤维中的一种或几种。所述基膜可以是单层膜，也可以是多层复合膜。所述基膜为多层复合膜时，各层的材料相同或不同。作为示例，所述基膜的材质可选自聚乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或多种。
基膜具有在其厚度方向相对的两个表面，涂层设置在基膜所述两个表面中的任意一者或两者上。
在一些实施例中，所述涂层的总厚度为0.5μm～5μm。在本申请中，术语“涂层的总厚度”是指设置在基膜两个表面上的涂层的厚度之和。当涂层设置在基膜所述两个表面中的任意一者上时，涂层的厚度即为涂层的总厚度；当涂层设置在基膜所述两个表面中的两者上时，涂层的厚度之和即为涂层的总厚度。
例如，所述涂层的总厚度为0.5μm，1.0μm，1.5μm，2.0μm，2.5μm，3.0μm，3.5μm，4.0μm，4.5μm，5.0μm或以上任何数值所组成的范围。可选地，所述涂层的总厚度为0.5μm～2μm。涂层的总厚度在合适的范围内时，涂层与水反应后能具有适当的抗压强度，同时与水反应后不会释放出过量热量。
在一些实施例中，所述涂层与水反应2天内的水化热为300J/g～500J/g。例如，所述涂层与水反应2天内的水化热为300J/g，310J/g，320J/g，330J/g，340J/g，350J/g，360J/g，370J/g，380J/g，390J/g，400J/g，410J/g，420J/g，430J/g，440J/g，450J/g，460J/g，470J/g，480J/g，490J/g，500J/g或以上任何数值所组成的范围。通过调节所述涂层的组成、厚度等，可以使所述涂层与水反应后具有适当的放热量，一方面能够增加活性离子在电池正负极之间的传输速度，提升电池的循环性能和倍率性能，另一方面确保不会影响电池的其他电化学性能。
在一些实施例中，所述涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa～20000Pa。例如，所述涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa，3000Pa，4000Pa，5000Pa，6000Pa，7000Pa，8000Pa，9000Pa，10000Pa，11000Pa，12000Pa，13000Pa，14000Pa，15000Pa， 16000Pa，17000Pa，18000Pa，19000Pa，20000Pa或以上任何数值所组成的范围。可选地，所述涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa～18000Pa，2500Pa～16000Pa，2500Pa～14000Pa，2500Pa～12000Pa，2500Pa～10000Pa，2500Pa～9000Pa，2500Pa～8000Pa，2500Pa～7000Pa，2500Pa～6000Pa，或2500Pa～5000Pa。通过调节所述涂层的组成、厚度等，可以使所述涂层与水反应后具有较高的抗压强度，从而隔离膜在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，能够有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能并延长电池的循环寿命。
水化热为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。例如，采用TAM Air热活性微量热仪(来自美国TA仪器)测定涂层的水化热。示例性测试方法如下：取新鲜制备的隔离膜进行测试，在隔离膜中任选一区域对涂层取样(例如，选用刀片刮粉取样)，称量收集到的全部样品的质量；将收集到的全部样品装入安剖瓶中，用电动搅拌器上的注射器抽取计量的水，再将电动搅拌器插入安剖瓶中，然后将电动搅拌器和安剖瓶一起置于微量热仪的测量位置，最后将注射器中的水注入安剖瓶中，并开始搅拌和记录，得到测试周期内的总放热量。其中，测试周期为48小时，测试温度为室温。
抗压强度为本领域公知的含义，可以用本领域已知的仪器及方法进行测定。测试时隔离膜样品可直接取新鲜制备的隔离膜，或从电池中获取隔离膜。
当取新鲜制备的隔离膜进行测试时，示例性测试方法如下：取新鲜制备的单面涂布的隔离膜样品进行测试，若是双面涂布的隔离膜，可先擦拭掉其中一面的涂层；将隔离膜置于去离子水中，使涂层与水充分反应并硬化；将隔离膜从去离子水中取出，充分干燥后置于抗压强度测定仪(例如，YN-200-400微电脑抗压强度测定仪)进行测试，得到隔离膜被破坏时的破坏荷载。可选地，加荷速度为0.4MPa/s～0.6MPa/s。
当从电池中获取隔离膜时，示例性测试方法如下：将电池满放后拆解出隔离膜，取卷绕起始端已充分硬化区域进行测试，若是双面涂布的隔离膜，可先擦拭掉其中一面的涂层；将隔离膜置于烘箱充分干燥(例如，45℃，30min)去除多余的电解液后，再置于抗压强度测定仪(例如，YN-200-400微电脑抗压强度测定仪)进行测试，得到隔离膜被破坏时的破坏荷载。可选地，加荷速度为0.4MPa/s～0.6MPa/s。
涂层与水反应硬化后的抗压强度根据公式p＝P/A计算得到，p表示样品抗压强度，P表示样品破坏荷载，A表示样品面积。
在一些实施例中，所述涂层位于自所述隔离膜卷绕起始端0cm至L cm区域内，10≤L≤20。所述包含水硬性无机材料的涂层仅设置在所述隔离膜卷绕起始端局部区域内，从而能够在有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长的同时，并不显著降低电池的质量能量密度。因此，本申请的电极组件能够同时具有高安全性能和高能量密度。
隔离膜可以按照本领域常规方法制备。示例性制备方法如下：将水硬性无机材料、可选的添加剂溶于有机溶剂中充分搅拌混合，使其形成均匀的涂层浆料；将涂层浆料涂覆于基膜的表面，经干燥后得到隔离膜。其中，所述有机溶剂的种类不受具体的限制，可根据实际需求进行选择。例如，所述有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等。
在一些实施例中，电解液的pH为5～9。可选地，电解液的pH为7。
在一些实施例中，电解质盐的浓度可为0.5mol/L～2.0mol/L。可选地，电解质盐的浓度为1.0mol/L。
在一些实施例中，作为示例，电解质盐包括但不限制于Li 2SO 4、LiNO 3、LiCl、LiCF 3SO 3、Na 2SO 4、NaNO 3、NaCl、NaCF 3SO 3、K 2SO 4、KNO 3、KCl、KCF 3SO 3、ZnSO 4、Zn(NO 3) 2、ZnCl 2、Zn(CF 3SO 3) 2、Ca(NO 3) 2、CaCl 2、Ca(CF 3SO 3) 2、MgSO 4、Mg(NO 3) 2、MgCl 2、Mg(CF 3SO 3) 2、Sr(NO 3) 2、SrCl 2、Sr(CF 3SO 3) 2、Ba(NO 3) 2、BaCl 2、Ba(CF 3SO 3) 2、Al 2(SO 4) 3、Al(NO 3) 3、AlCl 3、Al(CF 3SO 3) 3中的一种或几种。
在一些实施例中，电解液中还可选地包括添加剂。例如添加剂可以包括负极成膜添加剂，也可以包括正极成膜添加剂，还可以包括能够改善电池某些性能的添加剂，例如改善电池过充性能的添加剂、改善电池高温性能的添加剂、改善电池低温性能的添加剂等。
在一些实施例中，第一极片为正极极片，第二极片为负极极片。在一些实施例中，第一极片为负极极片，第二极片为正极极片。
正极极片可包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面上的正极膜层。作为示例，正极集流体具有在其厚度方向相对的两个表面，正极膜层设置在正极集流体所述两个表面中的任意一者或两者上。
正极膜层通常包括正极活性材料、可选的导电剂和可选的粘结剂，正极膜层通常是将正极浆料涂布在正极集流体上，经干燥、冷压而成的。正极浆料通常是将正极活性材料、可选的导电剂、可选的粘结剂以及任意的其他组分分散于溶剂中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是去离子水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)，但不限于此。作为示例，用于正极膜层的粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种或几种。作为示例，用于正极膜层的导电剂包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维中的一种或几种。
正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，正极集流体可采用铝箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可选自铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银、银合金中的一种或几种。作为示例，高分子材料基层可选自聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等。
负极极片包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极膜片。作为示例，负极集流体具有在其厚度方向相对的两个表面，负极膜片设置在负极集流体所述两个表面中的任意一者或两者上。
负极膜层通常包括负极活性材料、可选的粘结剂、可选的导电剂和其它可选助剂，负极膜层通常是将负极浆料涂布在负极集流体上，经干燥、冷压而成的。负极浆料通常是将负极活性材料、可选的导电剂、可选的粘结剂以及任意的其他组分分散于溶剂 中并搅拌均匀而形成的。溶剂可以是去离子水、N-甲基吡咯烷酮(NMP)，但不限于此。作为示例，用于负极膜层的粘结剂包括聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、偏氟乙烯-四氟乙烯-丙烯三元共聚物、偏氟乙烯-六氟丙烯-四氟乙烯三元共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、含氟丙烯酸酯树脂、丁苯橡胶(SBR)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯酸钠(PAAS)、聚丙烯酰胺(PAM)、聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)、聚甲基丙烯酸(PMAA)及羧甲基壳聚糖(CMCS)中的一种或几种。作为示例，用于负极膜层的导电剂包括超导碳、导电石墨、乙炔黑、炭黑、科琴黑、碳点、碳纳米管、石墨烯及碳纳米纤维中的一种或几种。作为示例，用于负极膜层的其他助剂包括增稠剂，例如，羧甲基纤维素钠(CMC-Na)。
负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。作为金属箔片的示例，可采用铜箔。复合集流体可包括高分子材料基层以及形成于高分子材料基层至少一个表面上的金属材料层。作为示例，金属材料可选自铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银、银合金中的一种或几种。作为示例，高分子材料基层可选自聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)等。
正极活性材料和负极活性材料可采用本领域公知的用于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、钙离子电池、镁离子电池、铝离子电池、或混合离子电池的材料。
正极活性材料选择活性离子(例如，锂离子、钠离子、钾离子、锌离子、钙离子、镁离子、铝离子等)嵌入电位低于水的析氧电势的材料。负极活性材料选择活性离子(例如，锂离子、钠离子、钾离子、锌离子、钙离子、镁离子、铝离子等)嵌入电位高于水的析氧电势的材料。
作为示例，正极活性材料包括过渡金属氧化物材料、聚阴离子材料(例如，橄榄石结构、NASICON结构、Maricite结构、焦磷酸盐、氟磷酸盐、硫酸盐等)、普鲁士蓝材料、有机聚合物材料及其各自的改性化合物中的一种或几种。过渡金属氧化物材料的示例可包括但不限于Na xMO 2(M为过渡金属，优选自Mn、Fe、Ni、Co、V、Cu、Cr中的一种或几种，0＜x≤1)、锰基氧化物、钒基氧化物及其各自的改性化合物中的一种或几种。有机聚合物材料的示例可包括但不限于聚2,2,6,6-四甲基哌啶氧-4-乙烯基醚(PTVE)。本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统公知的材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
可选地，上述各正极活性材料的改性化合物可以是对正极活性材料进行掺杂改性、表面包覆改性、或掺杂同时表面包覆改性。
作为示例，负极活性材料包括人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、活性炭、过渡金属氧化物、有机聚合物材料中的一种或几种。有机聚合物材料的示例可包括但不限于聚酰亚胺(PI)、醌，例如，聚(2-乙烯基蒽醌)(PVAQ)。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统公知的材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。
电池模块及电池包
在本申请的一些实施例中，根据本申请的电池可以组装成电池模块，电池模块所 含电池的数量可以为多个，具体数量可根据电池模块的应用和容量来调节。
在电池模块中，多个电池可以是沿电池模块的长度方向依次排列设置。当然，也可以按照其他任意的方式进行排布。进一步可以通过紧固件将该多个电池进行固定。
可选地，电池模块还可以包括具有容纳空间的外壳，多个电池容纳于该容纳空间。
在本申请的一些实施例中，上述电池模块还可以组装成电池包，电池包所含电池模块的数量可以根据电池包的应用和容量进行调节。
可选地，电池包还可以包括电池箱和设置于电池箱中的多个电池模块。电池箱包括上箱体和下箱体，上箱体用于盖设下箱体，并形成用于容纳电池模块的封闭空间。多个电池模块可以按照任意的方式排布于电池箱中。
用电装置
本申请的实施方式还提供一种用电装置，所述用电装置包括本申请的电池、电池模块、电池包中的至少一种。所述电池、电池模块或电池包可以用作所述用电装置的电源，也可以用作所述用电装置的能量存储单元。所述用电装置可以但不限于是移动设备(例如手机、笔记本电脑等)、电动车辆(例如纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车等)、电气列车、船舶及卫星、储能系统等。
所述用电装置可以根据其使用需求来选择电池、电池模块或电池包。
图2是作为一个示例的用电装置的示意图。该用电装置为纯电动车、混合动力电动车、或插电式混合动力电动车等。为了满足该用电装置对高功率和高能量密度的需求，可以采用电池包或电池模块。
作为另一个示例的用电装置可以是手机、平板电脑、笔记本电脑等。该用电装置通常要求轻薄化，可以采用电池作为电源。
实施例
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容，这些实施例仅仅用于阐述性说明，因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明，以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于重量计，而且实施例中使用的所有试剂都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得，并且可直接使用而无需进一步处理，以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
正极极片的制备
将正极活性材料Na 0.44MnO 2、导电剂炭黑、粘结剂PVA按照质量比96:2:2在适量的去离子水中充分搅拌混合，使其形成均匀的正极浆料；将正极浆料涂覆于正极集流体铝箔的两个表面，经干燥、冷压后，得到正极极片。
负极极片的制备
将负极活性材料硬炭、导电剂炭黑、粘结剂PVA按照质量比95:2.5:2.5在适量的去离子水中充分搅拌混合，使其形成均匀的负极浆料；将负极浆料涂覆于负极集流体铜箔的两个表面，经干燥、冷压后，得到负极极片。
隔离膜的制备
将3CaO·SiO 2(Dv10为4.7μm)溶于碳酸二甲酯中得到涂层浆料；将凹版辊浸 入浆料中，随着凹版辊转动，浆料充满凹版辊表面的凹坑；用刮刀将凹版辊表面的浆料刮掉，只留下凹坑中的浆料；当凹版辊转到与基膜(厚度为7μm的多孔聚乙烯膜)接触位置，在压辊作用下，将凹坑中的浆料转移到基膜其中一个表面。其中，浆料涂布长度约10μm，涂布厚度为5μm。
电解液的制备
将Na 2SO 4均匀溶解在去离子水中得到pH＝7电解液，Na 2SO 4的浓度为1mol/L。
电池的制备
将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序堆叠并卷绕，得到卷绕型电极组件；将卷绕型电极组件放入铝壳中，经端盖焊接、注液、封装、静置、化成等工序后，得到圆柱型电池。
实施例2-19和对比例1-2
电池的制备方法与实施例1类似，不同之处在于：调整了隔离膜的制备参数，具体详见表1。
表1
性能测试部分
(1)涂层水化热测试
取新鲜制备的隔离膜进行测试，在隔离膜中任选一区域对涂层刮粉取样，称量收集到的全部样品的质量。将收集到的全部样品装入安剖瓶中，用电动搅拌器上的注射器抽取计量的水，再将电动搅拌器插入安剖瓶中，然后将电动搅拌器和安剖瓶一起置于微量热仪的测量位置，最后将注射器中的水注入安剖瓶中，并开始搅拌和记录，得到测试周期内的总放热量。涂层水化热(J/g)＝总放热量(J)/样品的质量(g)。其中，测试周期为48小时，测试温度为室温，微量热仪为TAM Air八通道微量热仪。
(2)涂层抗压强度测试
将电池满放后拆解出隔离膜，取卷绕起始端已充分硬化区域进行测试；将隔离膜置于45℃烘箱干燥30min去除多余的电解液；之后将隔离膜置于YN-200-400微电脑抗压强度测定仪下压板中心位置；启动仪器并匀速连续地加荷，直至隔离膜被破坏，记录此时的破坏荷载。其中，加荷速度为0.4MPa/s～0.6MPa/s。
涂层的抗压强度根据公式p＝P/A计算得到，p表示样品抗压强度，P表示样品破坏荷载，A表示样品面积。
(3)电池内部温度测试
通过在卷绕型电极组件外表面粘贴感温线监控电池内部温度变化，并记录电池内部发热最高温度。温度检测仪器为KSD301温度传感器。
(4)倍率性能测试
在25℃下，将电池以1/3C恒流充电至2.0V，继续恒压充电至电流为0.05C；将电池静置5min后，以4C恒流放电至0.5V，记录4C倍率的放电容量。
(5)循环性能测试
在25℃下，将电池以1/3C恒流充电至2.0V，继续恒压充电至电流为0.05C，此时电池为满充状态，记录此时的充电容量，即为第1圈充电容量；将电池静置5min后，以4C恒流放电至0.5V，此为一个循环充放电过程，记录此时的放电容量，即为第1圈放电容量。将电池按照上述方法进行循环充放电测试，记录每圈循环后的放电容量。
电池循环500圈容量保持率(％)＝第500圈放电容量/第1圈放电容量×100％。
表2给出实施例1-19和对比例1-2的性能测试结果。
表2
从表2测试结果可以看出，当本申请包含水硬性无机材料的涂层浸润电解液后，涂层中的水硬性无机材料能与溶剂水反应并使涂层充分硬化，从而显著增加隔离膜的抗拉强度，因此，隔离膜在电池化成过程以及循环充放电过程中不易变形，能有效抑制中心孔坍塌和枝晶生长，提高电池的安全性能和循环性能。当本申请包含水硬性无机材料的涂层浸润电解液后，还能释放出适量热量，从而增加活性离子在电池正负极之间的传输速度，提高电池的倍率性能。
对比例2在基膜表面设置氧化铝陶瓷涂层，虽然可以在一定程度上增加隔离膜的抗压强度，但是隔离膜的抗压强度较低，无法有效抑制中心孔坍塌，对电池循环性能的改善效果较小。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

  1. 一种电极组件，包括：
    第一极片；
    与第一极片极性相反的第二极片；以及
    设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔离膜，
    其中，
    所述电极组件通过卷绕第一极片、第二极片和隔离膜得到，
    所述隔离膜包括基膜以及设置在所述基膜表面至少一部分的涂层，所述涂层包括与水反应能够硬化的水硬性无机材料。
  2. 根据权利要求1所述的电极组件，其中，所述水硬性无机材料包括至少一种式1所示化合物，
    第一氧化物·a第二氧化物·b硫酸盐·c卤化物 式1
    其中，
    0＜a≤6，0≤b≤4，0≤c≤4，
    第一氧化物表示CaO、或BaO，
    第二氧化物表示组分1、组分2、或其组合，组分1表示SiO 2、Al 2O 3、Fe 2O 3、或其两种或多种的组合，组分2表示FeO、MgO、BaO、K 2O、Na 2O、TiO 2、CuO、Cr 2O 3、P 2O 5、SO 3、或其两种或多种的组合，可选地，组分1和组分2的质量比为(95～100):(0～5)，
    硫酸盐表示CaSO 4、MgSO 4、BaSO 4、SrSO 4、ZnSO 4、Al 2(SO 4) 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4) 3、或其两种或多种的组合，
    卤化物表示CaCl 2、CaF 2、或其组合。
  3. 根据权利要求1或2所述的电极组件，其中，所述水硬性无机材料包括式1-1至式1-8所示化合物中的一种或几种，
    CaO·a1 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-1
    CaO·a2 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-2
    CaO·a3 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-3
    CaO·a4 Al 2O 3·a5 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-4
    CaO·a6 Al 2O 3·a7 Fe 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-5
    BaO·a8 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-6
    BaO·a9 Al 2O 3·b硫酸盐·c卤化物 式1-7
    BaO·a10 Al 2O 3·a11 SiO 2·b硫酸盐·c卤化物 式1-8
    其中，
    0＜a1≤6，
    0＜a2≤6，
    0＜a3≤6，
    0＜a4＜6，0＜a5＜6，且0＜a4+a5≤6，
    0＜a6＜6，0＜a7＜6，且0＜a6+a7≤6，
    0＜a8≤6，
    0＜a9≤6，
    0＜a10＜6，0＜a11＜6，且0＜a10+a11≤6，
    0≤b≤4，
    0≤c≤4，
    硫酸盐表示CaSO 4、MgSO 4、BaSO 4、SrSO 4、ZnSO 4、Al 2(SO 4) 3、FeSO 4、Fe 2(SO 4) 3、或其两种或多种的组合，
    卤化物表示CaCl 2、CaF 2、或其组合。
  4. 根据权利要求2或3所述的电极组件，其中，
    b＝0，和/或，
    c＝0。
  5. 根据权利要求1-4中任一项所述的电极组件，其中，所述水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、CaO·Al 2O 3、CaO·2Al 2O 3、3CaO·Al 2O 3、6CaO·2Al 2O 3、12CaO·7Al 2O 3、CaO·Fe 2O 3、2CaO·Fe 2O 3、2CaO·Al 2O 3·SiO 2、CaO·Al 2O 3·2SiO 2、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3、6CaO·Al 2O 3·2Fe 2O 3、3CaO·3Al 2O 3·CaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·MgSO 4、3CaO·3Al 2O 3·BaSO 4、3CaO·3Al 2O 3·SrSO 4、3CaO·3Al 2O 3·ZnSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Al 2(SO 4) 3、3CaO·3Al 2O 3·FeSO 4、3CaO·3Al 2O 3·Fe 2(SO 4) 3、2CaO·SiO 2·CaSO 4、11CaO·7Al 2O 3·CaF 2、3CaO·3Al 2O 3·CaF 2、CaO·3Al 2O 3·3CaF 2、CaO·3Al 2O 3·4CaF 2、2BaO·SiO 2、3BaO·SiO 2、BaO·Al 2O 3、3BaO·Al 2O 3、BaO·6Al 2O 3、BaO·Al 2O 3·SiO 2、BaO·Al 2O 3·2SiO 2中的一种或几种，
    可选地，所述水硬性无机材料包括2CaO·SiO 2、3CaO·SiO 2、3CaO·Al 2O 3、4CaO·Al 2O 3·Fe 2O 3中的一种或几种。
  6. 根据权利要求1-5中任一项所述的电极组件，其中，所述水硬性无机材料为体积粒径Dv10为1μm～10μm的颗粒，可选地为3μm～5μm的颗粒。
  7. 根据权利要求1-6中任一项所述的电极组件，其中，基于所述涂层的总质量，所述水硬性无机材料的质量百分含量为95％～100％，可选地为97％～100％。
  8. 根据权利要求1-7中任一项所述的电极组件，其中，所述涂层还包括添加剂，所述添加剂包括减水剂、石膏、火山灰、粉煤灰、矿渣、石英砂、石灰石、粘土中的一种或几种。
  9. 根据权利要求8所述的电极组件，其中，基于所述涂层的总质量，所述添加剂的质量百分含量≤5％，可选地≤3％。
  10. 根据权利要求1-9中任一项所述的电极组件，其中，
    所述涂层的总厚度为0.5μm～5μm，可选地为0.5μm～2μm，和/或，
    所述基膜的厚度为5μm～12μm，可选地为6μm～7μm。
  11. 根据权利要求1-10中任一项所述的电极组件，其中，所述基膜选自聚烯烃多孔膜、无纺布、玻璃纤维中的一种或几种。
  12. 根据权利要求1-11中任一项所述的电极组件，其中，
    所述涂层与水反应2天内的水化热为300J/g～500J/g，和/或，
    所述涂层与水反应硬化后的抗压强度为2500Pa～20000Pa，可选地为2500Pa～10000Pa。
  13. 根据权利要求1-12中所述的电极组件，其中，所述涂层位于自所述隔离膜卷绕起始端0 cm至L cm区域内，10≤L≤20。
  14. 一种电池，包括电极组件以及电解液，其中，所述电极组件为根据据权利要求1-13中任一项所述的电极组件，所述电解液包括电解质盐以及水。
  15. 根据权利要求14所述的电池，其中，所述电池为锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、锌离子电池、钙离子电池、镁离子电池、铝离子电池、或混合离子电池。
  16. 一种电池模块，包括根据权利要求14或15所述的电池。
  17. 一种电池包，包括根据权利要求14或15所述的电池、根据权利要求16所述的电池模块中的一种。
  18. 一种用电装置，包括根据权利要求14或15所述的电池、根据权利要求16所述的电池模块、根据权利要求17所述的电池包中的至少一种。
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