CN107516721A - 电芯及储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电芯及储能装置。所述电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括复合纳米纤维层。所述复合纳米纤维层包括：第一纳米纤维层，包括第一聚合物以及第一陶瓷颗粒；以及第二纳米纤维层，包括第二聚合物。其中，第一纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面，或第二纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。使用本发明的电芯的储能装置具有倍率性能好、低温性能好、安全性能高的优势。

Description

电芯及储能装置
技术领域
本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及储能装置。
背景技术
目前，用于电芯的隔离膜通常为PE、PP或其复合材料，通过拉伸(干法或湿法)后可以获得厚度较小、具有微孔结构的薄膜，即隔离膜基材。用于电芯中时，通常还需要在基材一边或两边涂覆一定厚度的功能材料(陶瓷、粘结剂等)，在电芯中对正极片、负极片都具有较好的粘结，实现更好的性能。
一般对隔离膜基材(诸如PE、PP或其复合材料)拉伸(干法或湿法)后，可以制造出微孔结构，微孔的孔径常为几十纳米。但是受基材的材料自身及拉伸后强度的影响，基材的孔隙率通常不高，在30％～50％之间，基材的微孔的结构、微孔的分布均为不可控状态，且其中有一部分孔不可贯穿基材，无法有效传输电解质和离子。
另外，为了达到较好的性能，通常在隔离膜靠近正极片的表面涂覆陶瓷层，实现抗氧化功能，在隔离膜靠近负极片的表面涂覆粘结剂层，但会部分堵塞隔离膜上的微孔，从而造成隔离膜对电解质和离子传输性能较差，影响性能。而且涂覆后的隔离膜，对正极片、负极片的粘结效果有限，尤其对负极片的粘结较差，影响电芯的电性能及安全性能。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电芯及储能装置，使用所述电芯的储能装置具有倍率性能好、低温性能好、安全性能高的优势。
为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种电芯，其包括正极片、负极片。所述电芯还包括复合纳米纤维层。所述复合纳米纤维层包括：第一纳米纤维层，包括第一聚合物以及第一陶瓷颗粒；以及第二纳米纤维层，包括第二聚合物。其中，第一纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面，或第二纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。
在本发明的另一方面，本发明提供了一种储能装置，其包括根据本发明一方面所述的电芯。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明的电芯使用复合纳米纤维层隔开正极片与负极片，代替传统电芯中的隔离膜，使用所述电芯的储能装置具有倍率性能好、循环寿命长、安全性能高的优势。
具体实施方式
下面详细说明根据本发明的电芯及储能装置。
首先说明根据本发明第一方面的电芯。
根据本发明第一方面的电芯包括正极片、负极片。所述电芯还包括复合纳米纤维层。所述复合纳米纤维层包括：第一纳米纤维层，包括第一聚合物以及第一陶瓷颗粒；以及第二纳米纤维层，包括第二聚合物。其中，第一纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面，或第二纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。
在本发明中，通过静电纺丝工艺在正极片的表面或负极片的表面原位形成复合纳米纤维层，用于隔开正极片与负极片，因此其能代替传统电芯中的隔离膜(诸如PE、PP隔离膜)。但是本发明的电芯中也可以含有隔离膜，例如隔离膜可位于未设置复合纳米纤维层的极片(正极片或负极片，视情况而定)与复合纳米纤维层之间。
在本发明中，由于静电纺丝技术形成的复合纳米纤维层为由纳米纤维丝沉积而成，因此孔隙率很高，最高可达95％，与电解质具有很好的亲和性，且所形成的微孔均为有效微孔，因此可以很好地传导电解质和离子，提高使用该电芯的储能装置的动力学性能，尤其是倍率性能和低温性能。
在本发明中，由于静电纺丝技术形成的复合纳米纤维层是直接原位形成于正极片的表面或所述负极片的表面，因此可以实现与正极片、负极片之间良好的界面粘结，提高使用该电芯的储能装置的硬度，改善使用该电芯的储能装置的安全性能。此外，复合纳米纤维层具有较高的比表面积，与电解质具有良好的浸润性，有利于离子传输，还可进一步改善使用该电芯的储能装置的动力学性能。
在本发明中，复合纳米纤维层可为多层结构。靠近正极片的第一纳米纤维层为含有第一聚合物和第一陶瓷颗粒的纳米纤维层，其中具有较大量的第一陶瓷颗粒，因此具有良好的耐电压和抗氧化的功能，无需像传统隔离膜一样再涂覆陶瓷层，避免对隔离膜孔隙产生影响(例如堵孔)进而恶化使用该电芯的储能装置的性能。靠近负极片的第二纳米纤维层使用具有高粘结力的聚合物，因此对负极片具有高的粘结效果。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第一聚合物选自含氟聚合物、结构中不含-OH和/或-NH2的不含氟聚合物中的一种或几种。具体地，所述第一聚合物可选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第一纳米纤维层的纤维丝的直径可为10nm～500nm。所述第一纳米纤维层的厚度可为1μm～30μm。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第一陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第一陶瓷颗粒的粒径可为10nm～500nm。这里第一陶瓷颗粒的粒径是指第一陶瓷颗粒的平均粒径D50。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，在所述第一纳米纤维层中，所述第一聚合物与所述第一陶瓷颗粒的重量比为(2％～95％):(98％～5％)。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第二聚合物浸泡碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯体积比为1:1:1的混合有机溶剂后对负极片的粘结力大于2.5N/m，因此所述第二聚合物对电解质具有较好的吸液和浸润能力，对负极片具有较好的粘结力。具体地，所述第二聚合物可选自满足上述条件(浸泡碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯体积比为1:1:1的混合有机溶剂后对负极片的粘结力大于2.5N/m)的聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第二纳米纤维层的纤维丝的直径为10nm～500nm。所述第二纳米纤维层的厚度为1μm～30μm。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述复合纳米纤维层还可包括第三纳米纤维层，位于第一纳米纤维层和第二纳米纤维层之间且包括第三聚合物。所述第三聚合物可具有较高的强度，所述第三聚合物的断裂伸长率可为1％～2000％，断裂强度可大于5MPa。这样由于其静电纺丝后的比表面积较大，因此对第一纳米纤维层和第二纳米纤维层具有良好的粘结，可以提高电芯的硬度，改善电芯的安全性能。具体地，所述第三聚合物可选自满足上述条件(即断裂伸长率可为1％～2000％，断裂强度可大于5MPa)的聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述第三纳米纤维层的纤维丝的直径为10nm～500nm。所述第三纳米纤维层的厚度为1μm～20μm。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述复合纳米纤维层的孔隙率为30％～95％。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体的表面上的正极活性物质层，当第一纳米纤维层、可选的第三纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面时，第一纳米纤维层、可选的第三纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极活性物质层上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体的表面上的负极活性物质层，当第二纳米纤维层、可选的第三纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上时，第二纳米纤维层、可选的第三纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极活性物质层上。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，复合纳米纤维层的制备过程为：将第一聚合物与第一溶剂，在干燥环境下搅拌溶解，至粘度不再上升为止；之后加入第一陶瓷颗粒，搅拌均匀，得到第一纳米纤维层的溶液(或乳液)。将第二聚合物与第二溶剂，在干燥环境下搅拌溶解，至粘度不再上升为止，得到第二纳米纤维层的溶液(或乳液)。将第三聚合物与第三溶剂，在干燥环境下搅拌溶解，至粘度不再上升为止，得到第三纳米纤维层的溶液(或乳液)。将第一纳米纤维层的溶液(或乳液)、可选的第三纳米纤维层的溶液(或乳液)、第二纳米纤维层的溶液(或乳液)依次通过静电纺丝设备形成纳米纤维丝直接原位沉积在所述正极片的表面，或将第二纳米纤维层的溶液(或乳液)、可选的第三纳米纤维层的溶液(或乳液)、第一纳米纤维层的溶液(或乳液)依次通过静电纺丝设备形成纳米纤维丝直接原位沉积在所述负极片的表面上，后经过热处理或光照辐射处理，即得到复合纳米纤维层。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所使用的第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂各自独立地选自N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、甲苯、二甲苯、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、丙酮、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、去离子水中的一种或几种。
在根据本发明第一方面所述的电芯中，所使用的静电纺丝的条件可为：电压5KV～50KV，温度20℃～100℃，溶液流速0.2mL/min～20mL/min，纺丝距离5cm～50cm，正极片、负极片的传送速度10cm/min～15000cm/min。通过改变静电纺丝的条件，可以得到不同孔隙率的聚合物/陶瓷复合纤维多孔层。
其次说明根据本发明第二方面的储能装置。
根据本发明第二方面所述的储能装置包括根据本发明第一方面所述的电芯。
在根据本发明第二方面所述的储能装置中，所述储能装置还可包括包装壳以及电解质等。
在根据本发明第二方面所述的储能装置中，需要说明的是，所述储能装置可为超级电容器、锂离子二次电池、钠离子二次电池、锌离子二次电池、镁离子二次电池、锂硫电池、钠硫电池或镁硫电池。在本发明的实施例中，仅示出储能装置为锂离子二次电池的实施例，但本发明不限于此。
在锂离子二次电池中，所述正极片包括正极集流体和位于正极集流体上的正极活性物质层。所述正极集流体为铝箔。所述正极活性物质层组成如下，按重量比计，正极活性物质:正极导电剂:正极粘结剂＝(92％～100％):(0％～4％):(0.5％～4％)。
在锂离子二次电池中，所述正极活性物质选自钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰金属氧化物(NCM)中的一种或几种。所述正极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G等)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑中的一种或几种。所述正极粘结剂选自聚偏二氟乙烯(PVdF)，数均分子量可为60万～120万。
在锂离子二次电池中，所述负极片包括负极集流体和位于负极集流体上的负极活性物质层。所述负极集流体为铜箔。所述负极活性物质层组成如下，按重量比计，负极活性物质:负极浆料增稠剂:负极导电剂:负极粘结剂＝(90％～100％):(0.1％～2％):(0％～4％):(0.2％～4％)。
在锂离子二次电池中，所述负极活性物质选自人造石墨或者天然石墨。所述负极浆料增稠剂选自羧甲基纤维素钠，数均分子量为10万～40万，1wt％水溶液的粘度可为200mPa·S～5000mPa·S。所述负极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑中的一种或几种。所述负极粘结剂选自丁苯橡胶乳液(日本Zeon，BM400B)。
在锂离子二次电池中，所述电解质可为液体电解质，所述电解质可包括锂盐以及有机溶剂。
在锂离子二次电池中，所述锂盐的具体种类不受限制。具体地，所述锂盐可选自LiPF6、LiBF4、LiN(SO2F)2(简写为LiFSI)、LiN(CF3SO2)2(简写为LiTFSI)、LiClO4、LiAsF6、LiB(C2O4)2(简写为LiBOB)、LiBF2C2O4(简写为LiDFOB)中的一种或几种。
在锂离子二次电池中，所述有机溶剂的具体种类并没有特别的限制，可根据实际需求进行选择。优选地，使用非水有机溶剂。所述非水有机溶剂可包括任意种类的碳酸酯、羧酸酯。碳酸酯可包括环状碳酸酯或者链状碳酸酯。所述非水有机溶剂还可包括碳酸酯的卤代化合物。具体地，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种。
以下通过具体实施例对本发明进行详细说明，这些实施例只是用于说明本发明，而本发明不限于以下实施例。凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
实施例1
(1)正极片的制备
按重量分数计，将96.0％正极活性物质LiCoO2、2.0％正极粘结剂聚偏二氟乙烯、2.0％正极导电剂Super P加入NMP中，搅拌均匀，涂覆在正极集流体铝箔(厚度为14μm)的两面上，经过干燥、辊压、分切、焊接正极耳后得到正极片。
(2)负极片的制备
按重量分数计，将95.0％负极活性物质人造石墨、2.0％负极浆料稳定剂羧甲基纤维素钠、1.0％负极导电剂Super P、2.0％负极粘结剂丁苯橡胶乳液，加入蒸馏水中搅拌均匀，涂覆在负极集流体铜箔(厚度为10μm)的两面上，经过干燥、辊压、分切、焊接负极耳后得到负极片。
(3)电解质的制备
电解质包括有机溶剂和锂盐，有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯的混合物，三种有机溶剂的体积比为1:1:1，锂盐为LiPF6，浓度为1mol/L。
(4)复合纳米纤维层的制备
将第一聚合物聚偏二氟乙烯加入到N-甲基吡咯烷酮中，在干燥环境下搅拌至聚偏二氟乙烯溶解完全至粘度不再上升为止，之后加入第一陶瓷颗粒三氧化二铝(粒径为100nm)，搅拌至三氧化二铝分散均匀，形成第一纳米纤维层的溶液待用。其中，聚偏二氟乙烯与三氧化二铝的重量比为20％:80％。将第三聚合物聚己二酰己二胺(断裂伸长率为45％，断裂强度为160MPa)加入到N,N-二甲基甲酰胺中，在干燥环境中加热到60℃，搅拌至聚己二酰己二胺完全溶解，形成第三纳米纤维层的溶液待用。将第二聚合物丁苯橡胶(浸泡碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯体积比为1:1:1的混合有机溶剂后对负极片的粘结力为15.8N/m)加入到甲苯中，在干燥环境中加热到60℃，搅拌至丁苯橡胶完全溶解，形成第二纳米纤维层的溶液待用。
采用静电纺丝方法，将第二纳米纤维层的溶液、第三纳米纤维层的溶液、第一纳米纤维层的溶液依次通过静电纺丝设备形成纳米纤维丝，三者沉积厚度分别为10μm、5μm、5μm(分别对应为第二纳米纤维层、第三纳米纤维层、第一纳米纤维层)，纳米纤维丝的直径分别为120nm、150nm、180nm(分别对应为第二纳米纤维层、第三纳米纤维层、第一纳米纤维层)，并直接原位沉积在负极片的两个表面上，之后将负极片置于150℃真空干燥箱加热2h，形成复合纳米纤维层。其中，复合纳米纤维层的沉积厚度为20μm/单面，复合纳米纤维层的孔隙率为76％。静电纺丝条件为：电压20KV，温度35℃，溶液流速5mL/min，纺丝距离15cm，负极片的传送速度3cm/min。
(5)锂离子二次电池的制备
将正极片、设置有复合纳米纤维层的负极片叠置成电芯，将电芯置于包装壳铝塑膜中，烘烤除水，再注入电解质，对电芯进行化成和老化等工序后，得到相应的锂离子二次电池。
实施例2
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于第二聚合物为聚偏二氟乙烯(浸泡碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯体积比为1:1:1的混合有机溶剂后对负极片的粘结力为16.5N/m)。第二纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为135nm。复合纳米纤维层的孔隙率为73％。
实施例3
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：在第一纳米纤维层的溶液中，聚偏二氟乙烯与三氧化二铝的重量比为70％:30％。第一纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为170nm。复合纳米纤维层的孔隙率为72％。
实施例4
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：第一聚合物为聚氟乙烯，第一陶瓷颗粒为三氧化二铝，聚氟乙烯与三氧化二铝的重量比为20％:80％。第一纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为150nm。复合纳米纤维层的孔隙率为75％。
实施例5
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：第一聚合物为聚偏二氟乙烯，第一陶瓷颗粒为二氧化硅(粒径为100nm)，聚偏二氟乙烯与二氧化硅的重量比为20％:80％。第一纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为175nm。复合纳米纤维层的孔隙率为75％。
实施例6
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：第三聚合物为聚丙烯腈(断裂伸长率为27％，断裂强度为96MPa)。第三纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为150nm。复合纳米纤维层的孔隙率为73％。
实施例7
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：不加入第三聚合物。复合纳米纤维层为双层结构。第一纳米纤维层的沉积厚度为5μm，第二纳米纤维层的沉积厚度为15μm。复合纳米纤维层的孔隙率为71％。
实施例8
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：不加入第三聚合物，复合纳米纤维层为双层结构。第一纳米纤维层的沉积厚度为15μm，第二纳米纤维层沉积厚度为5μm。复合纳米纤维层的孔隙率为80％。
实施例9
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于：不加入第三聚合物，复合纳米纤维层为双层结构，静电纺丝条件为：电压25KV，温度25℃，溶液流速7mL/min，纺丝距离15cm，负极片的传送速度3cm/min。第一纳米纤维层的沉积厚度为5μm，第二纳米纤维层沉积厚度为5μm。第一纳米纤维层的溶液形成的纳米纤维丝的直径为245nm。复合纳米纤维层的孔隙率为91％。
对比例1
锂离子二次电池的制备过程与实施例1相同，区别在于使用隔离膜替代复合纳米纤维层。隔离膜间隔于正极片和负极片之间。隔离膜采用厚度为15μm的PP基材，在基材靠近正极片的表面涂覆厚度为3μm的陶瓷层，在基材靠近负极片的表面涂覆厚度为2μm的粘结剂PVdF。
接下来说明锂离子二次电池的性能测试。
(1)锂离子二次电池的倍率性能测试
常温下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止。0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，以此放电容量为100％。
常温下，以1.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
常温下，以2.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
常温下，以3.0C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，0.5C恒流放电至3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
(2)锂离子二次电池的低温放电性能测试
在25℃下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，以0.5C恒流放电到3.0V截止，记录放电容量，以此容量为100％。
在25℃下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止，之后将锂离子二次电池分别置于-20℃、-10℃、0℃恒温箱子中，静置2h，再以0.5C恒流放电到3.0V截止，记录放电容量，计算百分比。
(3)负极片与复合纳米纤维层的粘结力测试
对锂离子二次电池的电芯(仅包括正极片、复合纳米纤维层、负极片)施加0.5MPa的平面压强，之后浸泡电解质(配方同实施例)，条件为常温24h，取出后再用碳酸二甲酯浸泡5min，风干。将电芯裁成长100mm、宽10mm的长方形。取一条宽度25mm的不锈钢板，贴双面胶(宽度11mm)，将裁好的电芯的负极片一面粘贴在不锈钢板上的双面胶上，用2000g压辊在电芯表面来回滚压三次(300mm/min)。将正极片180度弯折，手动剥开25mm，将该样品固定在试验机上，使剥离面与试验机力线保持一致，试验机以300mm/min连续剥离，得到的剥离力曲线，取平稳段的均值作为剥离力F0，则被测试负极片与复合纳米纤维层之前的粘结力为：F＝F0/0.01＝100F0(N/m)。对应地，对比例1中，测试的为负极片与隔离膜之间的粘结力。
(4)锂离子二次电池的穿钉安全性能测试
常温下，以0.5C恒流充电到4.35V，恒压充电至0.05C截止。采用直径为2.5mm钉子，以60mm/s速度，穿透锂离子二次电池，观察锂离子二次电池的状态。
(5)锂离子二次电池的砸球安全性能测试
常温下，以0.5C恒流充电到3.85V，恒压充电至0.05C截止。将锂离子二次电池平铺，将直径3cm、重160g小球，由25cm高处自由落体在锂离子二次电池的中间处，测量坑的深度。
表1锂离子二次电池的倍率性能测试结果
表2锂离子二次电池的低温放电性能测试结果
25℃ 0℃ -10℃ -20℃
对比例1 100.0％ 85.5％ 64.3％ 11.2％
实施例1 100.0％ 93.3％ 87.1％ 51.8％
实施例2 100.0％ 93.9％ 88.3％ 52.5％
实施例3 100.0％ 92.1％ 85.3％ 49.4％
实施例4 100.0％ 91.7％ 83.2％ 47.7％
实施例5 100.0％ 91.2％ 82.6％ 46.9％
实施例6 100.0％ 92.9％ 86.2％ 50.7％
实施例7 100.0％ 92.1％ 85.2％ 47.7％
实施例8 100.0％ 91.7％ 83.3％ 46.2％
实施例9 100.0％ 94.0％ 89.1％ 54.8％
表3负极片与复合纳米纤维层的粘结力
表4锂离子二次电池的穿钉安全性能测试结果
无反应 火星 燃烧
对比例1 √
实施例1 √
实施例2 √
实施例3 √
实施例4 √
实施例5 √
实施例6 √
实施例7 √
实施例8 √
实施例9 √
表5锂离子二次电池的砸球安全性能测试结果
从表1至表5的测试结果可以得知，使用本发明的电芯的储能装置具有倍率性能好、循环寿命长、安全性能高的优势。

Claims (12)

1.一种电芯，包括正极片、负极片，其特征在于，
所述电芯还包括复合纳米纤维层；
所述复合纳米纤维层包括：
第一纳米纤维层，包括第一聚合物以及第一陶瓷颗粒；以及
第二纳米纤维层，包括第二聚合物；
其中，第一纳米纤维层、第二纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述正极片的表面，或第二纳米纤维层、第一纳米纤维层依次通过静电纺丝原位形成于所述负极片的表面上，以将正极片和负极片隔开。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，
所述第一聚合物选自含氟聚合物、结构中不含-OH和/或-NH2的不含氟聚合物中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第二聚合物浸泡碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯体积比为1:1:1的混合有机溶剂后对负极片的粘结力大于2.5N/m。
4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，
所述第一聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，
所述第二聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一陶瓷颗粒选自三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锆、硫酸钡中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述复合纳米纤维层还包括第三纳米纤维层，位于第一纳米纤维层与第二纳米纤维层之间且包括第三聚合物。
8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第三聚合物的断裂伸长率为1％～2000％、断裂强度大于5Mpa。
9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第三聚合物选自聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚六氟丙烯、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、聚苯醚、聚丙烯酸、聚丙烯酸酯、环氧树脂、丁苯橡胶、苯丙橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、顺丁橡胶、乙丙橡胶、异戊橡胶、硅橡胶、氟橡胶中的一种或几种。
10.根据权利要求1或7所述的电芯，其特征在于，所述复合纳米纤维层的孔隙率为30％～95％。
11.一种储能装置，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的电芯。
12.根据权利要求11所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置为超级电容器、锂离子二次电池、钠离子二次电池、锌离子二次电池、镁离子二次电池、锂硫电池、钠硫电池或镁硫电池。
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