[发明专利]包括具有竹型纤维的聚合物粘合剂网络的电极

说明书

本发明公开了包括具有竹型纤维的聚合物粘合剂网络的电极。本公开提供了用于电化学电池的电极。所述电极包括聚合物粘合剂网络和多个电活性材料粒子。聚合物粘合剂网络包括限定聚合物粘合剂网络的多个纤维。所述多个纤维各自包括多个珠粒和多个长丝。多个长丝分别由多个珠粒的至少一部分延伸。多个电活性材料粒子在聚合物粘合剂网络的空隙中。在某些方面，本公开提供了包括集流体和电极的单侧或双侧电极组件。

技术领域

本发明涉及用于电化学电池的电极、电极组件和制造用于电化学电池的电极的方法。

背景技术

本章节中提供的信息用于概括地呈现本公开背景的目的。目前指定的发明人的工作（在其在本章节中所述的程度上）以及在提交时可能不另行算作现有技术的描述方面均未明示或暗示地承认为针对本公开的现有技术。

本公开涉及电极（如用于电化学电池），其包括包含竹型纤维的聚合物粘合剂网络。

用于锂离子电池组或电池的电极可具有高负载密度的电活性材料以提高整体电池能量密度。例如，更厚的电活性材料层和/或更大的电活性材料负载提高了电活性材料相对于电化学电池中存在的惰性材料（如集流体和隔离件）的相对量。但是，例如通过电解质和/或电活性材料之间的受限的锂离子通道、溶剂蒸发过程中聚合物粘合剂的物理化学变化可阻碍厚电极的性能。

发明内容

在各个方面，本公开提供了用于电化学电池的电极。所述电极包括聚合物粘合剂网络和多个电活性材料粒子。聚合物粘合剂网络包括限定聚合物粘合剂网络的多个纤维。多个纤维各自包括多个珠粒和多个长丝。多个长丝分别由多个珠粒的至少一部分延伸。多个电活性材料粒子在聚合物粘合剂网络的空隙中。

在一方面，多个纤维各自包括多个节段。多个节段各自包括第一部分和第二部分。所述第一部分包括多个珠粒。第二部分包括多个长丝。

在一方面，多个节段各自限定了大于或等于大约0.1 μm至小于或等于大约50 μm的长度。

在一方面，多个节段各自包括限定内部区域的基本圆筒形的壁。基本圆筒形的壁包括包含多个珠粒的第一部分和包含多个长丝的第二部分。

在一方面，基本圆筒形的壁限定了大于或等于大约0.1 μm至小于或等于大约500μm的直径。

在一方面，多个纤维各自限定了大于或等于大约5 μm至小于或等于大约2 cm的长度。

在一方面，多个珠粒各自限定了大于或等于大约10 nm至小于或等于大约1 μm的直径。多个长丝各自限定了大于或等于大约1 nm至小于或等于大约300 nm的直径。

在一方面，电极限定了大于或等于大约100 μm至小于或等于大约2 mm的厚度。

在一方面，聚合物粘合剂网络以大于或等于大约0.3重量%至小于或等于大约10重量%存在。

在一方面，电极具有大于或等于大约4 mAh/cm²至小于或等于大约50 mAh/cm²的面积比容量。

在一方面，（i）多个电活性材料粒子包含正极电活性材料，且电极具有大于或等于大约2 g/cm³至小于或等于大约4 g/cm³的压实密度（press density），或（ii）多个电活性材料粒子包含负极电活性材料，且电极具有大于或等于大约1 g/cm³至小于或等于大约3 g/cm³的压实密度。

在一方面，电极限定了大于或等于大约25体积%至小于或等于大约60体积%的孔隙率。

在一方面，多个珠粒的至少一部分配置为在包括电极的电化学电池的循环过程中被原纤化。

在一方面，聚合物粘合剂网络包含聚四氟乙烯（PTFE）。