CN112542617B - 电化学装置和电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请的实施例提供了电化学装置和电子装置。电化学装置包括电极组件,电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜,隔离膜设置在第一极片和第二极片之间。电极组件为卷绕结构,隔离膜包括多孔基材和设置在多孔基材上的材料层,在隔离膜的宽度方向上,隔离膜包括第一部分和第二部分,第一部分设置在第二部分的至少一侧。第一部分的厚度小于第二部分的厚度。本申请的实施例通过使隔离膜在宽度方向上的中部的厚度大于边缘的厚度,使电极组件的中部能够存储更多的电解液,增加了电极组件的中部的保液量,从而更好地实现循环过程中的电解液的均衡。
Description
技术领域
本申请涉及电化学技术领域,尤其涉及电化学装置和电子装置。
背景技术
电化学装置在循环过程中会不断消耗电解液,尤其是在低温循环期间,经常会因电极组件中部的电解液消耗过快且补充不及时,造成极片电解液浸润不良,甚至出现析锂、循环跳水等问题,严重影响了电极组件的使用寿命和安全可靠性。
发明内容
本申请的实施例通过调整电极组件中部的隔离膜和极片结构,实现电解液的有效补偿,兼顾典型动力学、成本、能量密度的同时,改善由于循环消耗电解液导致的电极组件界面问题。
本申请的实施例提供了一种电化学装置,包括电极组件。电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜,隔离膜设置在第一极片和第二极片之间。在一些实施例中,电极组件为卷绕结构,隔离膜包括多孔基材和设置在多孔基材上的材料层,在隔离膜的宽度方向上,隔离膜包括第一部分和第二部分,第一部分设置在第二部分的至少一侧,第一部分的厚度小于第二部分的厚度。
在一些实施例中,材料层设置在第二部分。
在一些实施例中,第一部分的数量为至少两个,第二部分设置在第一部分的中间。
在一些实施例中,材料层还设置在第一部分,且第二部分的材料层的厚度大于第一部分的材料层的厚度。
在一些实施例中,第二部分的材料层与第一部分的材料层不接触。
在一些实施例中,多孔基材相对的两面均设置有材料层。
在一些实施例中,材料层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种,无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,从第一部分靠近第二部分的一侧到第一部分远离第二部分的一侧,第一部分的厚度连续地减小。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,第一部分包括厚度不同的多个部分,从第一部分靠近第二部分的一侧到第一部分远离第二部分的一侧,多个部分的厚度依次减小。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,第二部分的宽度与第一部分的宽度相同。
在一些实施例中,在卷绕末端,第二部分包括第三部分,第三部分的厚度小于第二部分的卷绕起始端的厚度。
在一些实施例中,第一极片包括第一集流体和设置在第一集流体上的第一活性物质层,第二极片包括第二集流体和设置在第二集流体上的第二活性物质层,在隔离膜的宽度方向上,第一活性物质层或第二活性物质层中的至少一者包括第四部分和第五部分,第四部分设置在第五部分的至少一侧。
在一些实施例中,第五部分的厚度小于第四部分的厚度。
在一些实施例中,第五部分的密度大于第四部分的密度。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,从第四部分靠近第五部分的一侧到第四部分远离第五部分的一侧,第四部分的厚度连续地增大。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,第四部分包括厚度不同的多个活性物质层部分,从第四部分靠近第五部分的一侧到第四部分远离第五部分的一侧,多个活性物质层部分的厚度依次增大。
在一些实施例中,第四部分与第一部分一一对应地匹配,第五部分与第二部分一一对应地匹配。
在一些实施例中,在隔离膜的厚度方向上,第一活性物质层、第二活性物质层和隔离膜的各对应部分的厚度之和相同。
本申请的另一实施例提供了一种电化学装置,包括电极组件,电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜,隔离膜设置在第一极片和第二极片之间。在一些实施例中,电极组件为叠片结构,所述隔离膜包括多孔基材和设置在多孔基材上的材料层,隔离膜包括第一部分和第二部分,第一部分围绕第二部分设置,第一部分的厚度小于第二部分的厚度。
在一些实施例中,材料层设置在第二部分。
在一些实施例中,材料层还设置在第一部分,且第二部分的材料层的厚度大于第一部分的材料层的厚度。
在一些实施例中,第二部分的材料层与第一部分的材料层不接触。
在一些实施例中,多孔基材相对的两面均设置有材料层。
在一些实施例中,材料层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种,无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,从第一部分靠近第二部分的一侧到第一部分远离第二部分的一侧,第一部分的厚度连续地减小。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,第一部分包括厚度不同的多个部分,从第一部分靠近第二部分的一侧到第一部分远离第二部分的一侧,多个部分的厚度依次减小。
在一些实施例中,第一极片包括第一集流体和设置在第一集流体上的第一活性物质层,第二极片包括第二集流体和设置在第二集流体上的第二活性物质层,第一活性物质层或第二活性物质层中的至少一者包括第四部分和第五部分,第四部分围绕第五部分设置。
在一些实施例中,第五部分的厚度小于第四部分的厚度。
在一些实施例中,第五部分的密度大于第四部分的密度。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,从第四部分靠近第五部分的一侧到第四部分远离第五部分的一侧,第四部分的厚度连续地增大。
在一些实施例中,在隔离膜的宽度方向上,第四部分包括厚度不同的多个活性物质层部分,从第四部分靠近第五部分的一侧到第四部分远离第五部分的一侧,多个活性物质层部分的厚度依次增大。
在一些实施例中,第四部分与第一部分一一对应地匹配,第五部分与第二部分一一对应地匹配。
在一些实施例中,在厚度方向上,第一活性物质层、第二活性物质层和隔离膜的各对应部分的厚度之和相同。
本申请的实施例还提供了一种电子装置,包括上述电化学装置。
本申请的实施例通过使隔离膜中部的厚度大于边缘的厚度,使电极组件的中部能够存储更多的电解液,即增加了电极组件的中部的保液量,从而更好地实现循环过程中的电解液的均衡。
附图说明
图1示出了本申请的实施例的电化学装置的电极组件的宽度方向剖视图。
图2示出了本申请的实施例的隔离膜的俯视图。
图3示出了本申请的实施例的隔离膜的主视图。
图4示出了本申请的另一实施例的隔离膜的主视图。
图5示出了本申请的另一实施例的隔离膜的主视图。
图6示出了本申请的另一实施例的电极组件的主视图。
图7示出了本申请的另一实施例的叠片结构的电极组件的隔离膜的俯视图。
图8示出了本申请的另一实施例的叠片结构的电极组件的沿着隔离膜的长度方向的主视图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本申请,但不以任何方式限制本申请。
图1示出了本申请的实施例的电化学装置的剖视图。
在一些实施例中,电化学装置包括电极组件10。在一些实施例中,电极组件10可以包括第一极片11、第二极片12和隔离膜13,隔离膜13设置在第一极片11和第二极片12之间。在一些实施例中,第一极片11和第二极片12中的一个为正极极片,第一极片11和第二极片12中的另一个为负极极片。
在一些实施例中,电极组件10为卷绕结构。在一些实施例中,电极组件10为叠片结构。在一些实施例中,电极组件10的宽度方向与隔离膜13的宽度方向相同。
下面就这两种结构进行分别描述。当电极组件10为卷绕结构时,如图2所示,在隔离膜13的宽度方向上,隔离膜13包括第一部分131和第二部分132,第一部分131设置在第二部分132的至少一侧。虽然图2中将第一部分131示出为设置在第二部分132的两侧,但是这仅是示例性的,而不用于限制本申请的实施例。在一些实施例中,第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度。通过使第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度,即,隔离膜13在宽度方向(垂直于卷绕方向或隔离膜的长度方向,即第一部分131到第二部分132的方向)上的中部的厚度大于边缘的厚度,使电极组件10的中部能够存储更多的电解液,即增加了电极组件10的中部的保液量,从而更好地实现循环过程中的电解液的均衡。
图2中为隔离膜13未卷绕的形态,隔离膜13的宽度方向垂直于隔离膜13的长度方向。当卷绕时,沿隔离膜13的长度方向卷绕,隔离膜13的宽度方向垂直于卷绕方向。
由于每个部分内的厚度可能不是均匀的,因此,该部分的厚度可以指的是该部分的平均厚度。在一些实施例中,厚度指10个不同测量点的厚度平均值。
在一些实施例中,第一部分131的数量为至少两个,第二部分132设置在第一部分131的中间,如图2所示。由此,隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,增加了电极组件10的中部的保液量,从而更好地实现循环过程中的电解液的均衡。
在一些实施例中,隔离膜13包括多孔基材133和设置在多孔基材133上的材料层134。在一些实施例中,材料层134设置在第二部分132。通过在第二部分132设置材料层134,使得第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度,在隔离膜13的第二部分132的保液能力更强。
如图3所示,在一些实施例中,材料层134设置在第一部分131和第二部分132,且第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度。因此,通过材料层134的厚度的设置使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,并且在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。
在一些实施例中,多孔基材133包括相对的第一面1331和第二面1332,材料层134设置在第一面1331或第二面1332中的至少一者。如图4所示,在一些实施例中,材料层134设置在第一面1331和第二面1332,并且在每一面,第二部分132的材料层134的厚度d2大于第一部分131的材料层134的厚度d1。因此,材料层134可以设置在多孔基材133的一面或两面。图3中示出了材料层134设置在多孔基材133的第一面1331。然而,这仅是示例性的,在一些实施例中,在多孔基材133的第一面1331和第二面1332上可以均设置有材料层134,如图4所示。通过使第二部分132上的材料层134的厚度大于第一部分131上的材料层134的厚度,使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,并且在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。
在一些实施例中,材料层134包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种。在一些实施例中,无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。采用的这些无机颗粒有利于电解液的保液。在一些实施例中,粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
在一些实施例中,第二部分132的材料层134与第一部分131的材料层134不接触。即,不同部分上的材料层134之间可以存在间隙。只要第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度,就能使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,从而在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。同时,第二部分132的材料层134与第一部分131的材料层134不接触,可以减少材料层134的涂敷量,减少成本。
如图5所示,在一些实施例中,在垂直卷绕方向即隔离膜13的宽度方向(图4中从第一部分131到第二部分132为宽度方向)上,从第二部分132到第二部分132一侧的第一部分131,第一部分131的厚度连续地减小。在一些实施例中,在隔离膜13的宽度方向上,第二部分132一侧的第一部分131包括厚度不同的多个部分,从第二部分132到第二部分132一侧的第一部分131,多个部分的厚度依次减小。即,第一部分131和/或第二部分132的厚度可以连续或间隔地变化。
在一些实施例中,如图2所示,在隔离膜13的宽度方向上,第二部分132的宽度与两个第一部分131的宽度相同,均为1/3L。在一些实施例中,在卷绕末端,第二部分132包括第三部分,第三部分的厚度小于第二部分132卷绕起始端的厚度。
在一些实施例中,卷绕末端通常指的是卷绕结构的外侧,并且处于卷绕末端的隔离膜13的长度小于隔离膜13的总长度的1/2。由于卷绕末端的隔离膜13的电解液的浸润更容易,因此卷绕末端的隔离膜13的厚度可以小于卷绕起始段的隔离膜13的相应部分的厚度。
如图6所示,在一些实施例中,第一极片11包括第一集流体111和设置在第一集流体111上的第一活性物质层112,第二极片12包括第二集流体121和设置在第二集流体121上的第二活性物质层122。在一些实施例中,在垂直卷绕方向(图6中隔离膜13的宽度方向,即第一部分131到第二部分132的方向)上,第一活性物质层112或第二活性物质层122中的至少一者包括第四部分和第五部分,第四部分设置在第五部分的至少一侧。应该理解,隔离膜13的宽度方向与第一极片11和第二极片12的宽度方向相同。
例如,图6中示出了第一活性物质层112的第四部分113和第五部分114,图6中以虚线示出它们之间的交界的界面,但是实际上可能并不存在相应的界面;另外,第二活性物质层122也可以具有相应的第四部分和第五部分,为了简单的目的,在此仅以第一活性物层112的第四部分和第五部分为例进行说明。
在一些实施例中,第五部分114的厚度d4小于第四部分113的厚度d3。由于第五部分114的厚度小于第四部分113的厚度,所以第一活性物质层112和/或第二活性物质层122的中间部分消耗较少的电解液。另外,位于第一活性物质层112和/或第二活性物质层122的边缘的第四部分113更厚,也相应地增大了电极组件的能量密度。
在一些实施例中,第五部分114的密度大于第四部分113的密度。即在生产中,在第一集流体上涂布第一活性物质层112后,加大第五部分114的辊压压力,则第五部分114的密度变大。通过使第五部分114的密度大于第四部分113的密度,则第五部分114的第一活性物质的量并没有减少,不会降低电化学装置10的能量密度。
在一些实施例中,第五部分114的密度也可以等于第四部分113的密度。
在本申请中,密度为集流体上活性物质层的压实密度,即活性物质层中所包含物料的堆积密度。如第四部分113的密度可以通过裁取一定面积s的极片,测量第四部分113的厚度h,刮取第四部分113并称重m,则第四部分113的密度为m/(s*h)。
在一些实施例中,在隔离膜13的宽度方向上,从第五部分114到第四部分113,第四部分113的厚度连续地增大。在一些实施例中,在隔离膜13的宽度方向上,第四部分113可以包括厚度不同的多个活性物质层部分,从第五部分114到第四部分113,多个活性物质层部分的厚度依次增大。即,第四部分113和/或第五部分114的厚度可以连续或间隔地变化。
在一些实施例中,第四部分113与第一部分131一一对应地匹配,第五部分114与第二部分132一一对应地匹配。即,隔离膜13的厚部分对应于活性物质层的薄部分,隔离膜13的薄部分对应于活性物质层的厚部分,从而实现电极组件10的厚度的均衡。在一些实施例中,如图6所示,在隔离膜13的厚度方向(即第一极片11到第二极片12的方向)上,第一活性物质层112、第二活性物质层122和隔离膜13的各对应部分的厚度之和相同。
如上所述,电化学装置包括电极组件10,电极组件10包括第一极片11、第二极片12和隔离膜13,隔离膜13设置在第一极片11和第二极片12之间。如图7的俯视图和图8的主视图所示,在一些实施例中,当电极组件10为叠片结构时,隔离膜13包括第一部分131和第二部分132,第一部分131围绕第二部分132设置。卷绕结构与叠片结构除了最终的产品形状不同以及在顶视图中第一部分131围绕第二部分132设置之外,其他可以参见关于卷绕结构的第一极片11、第二极片12和隔离膜13的描述,下面仅重点描述不同之处。在一些实施例中,如上所述,第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度。通过使第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度,即,隔离膜13的中部的厚度大于边缘的厚度,使电极组件10的中部能够存储更多的电解液,即增加了电极组件10的中部的保液量,从而更好地实现循环过程中的电解液的均衡。
在一些实施例中,如上所述,隔离膜13包括多孔基材133和设置在多孔基材133上的材料层134,材料层134设置在第二部分132。通过在第二部分132设置材料层134,使得第一部分131的厚度小于第二部分132的厚度,在隔离膜13的第二部分132的保液能力更强。在一些实施例中,材料层134设置在第一部分131和第二部分132,且第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度。因此,通过材料层134的厚度的设置使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,并且在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。
在一些实施例中,多孔基材133包括第一面1331和第二面1332,材料层134设置在第一面1331或第二面1332中的至少一个。在一些实施例中,材料层134设置在第一面1331和第二面1332,并且在每一面,第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度。因此,材料层134可以设置在多孔基材133的一侧或两侧。通过使第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度,使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,并且在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。
在一些实施例中,如上所述,材料层134包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种。在一些实施例中,无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。采用的这些无机颗粒有利于电解液的保液。在一些实施例中,粘结剂可以包括聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯或聚六氟丙烯中的至少一种。
在一些实施例中,第二部分132的材料层134与第一部分131的材料层134不接触。即,不同部分的材料层134之间可以存在间隙。只要第二部分132的材料层134的厚度大于第一部分131的材料层134的厚度,就能使得隔离膜13的中部的厚度大于隔离膜13的边缘的厚度,从而在隔离膜13的中部能够存储更多的电解液。
在一些实施例中,在隔离膜13的宽度方向上,从第二部分132到第一部分131,第一部分131的厚度连续地减小。在一些实施例中,第一部分131包括厚度不同的多个部分,从第二部分132到第一部分131,多个部分的厚度依次减小。即,第一部分131和/或第二部分132的厚度可以连续或间隔地变化。
在一些实施例中,第一极片11包括第一集流体111和设置在第一集流体111上的第一活性物质层112,第二极片12包括第二集流体121和设置在第二集流体121上的第二活性物质层122。在一些实施例中,在隔离膜13的宽度方向上,第一活性物质层112或第二活性物质层122中的至少一者包括第四部分和第五部分,第四部分围绕第五部分设置。在一些实施例中,第五部分114的厚度小于第四部分113的厚度。由于第五部分114的厚度小于第四部分113的厚度,所以第一活性物质层112和/或第二活性物质层122的中间部分消耗较少的电解液。另外,位于第一活性物质层112和/或第二活性物质层122的边缘的第四部分113更厚,也相应地增大了电极组件10的能量密度。应该理解,在叠片结构的电极组件10中,第四部分113也围绕第五部分114设置。
在一些实施例中,第五部分114的密度大于第四部分113的密度。即在生产中,在第一集流体上涂布第一活性物质层112后,加大第五部分114的辊压压力,则第五部分114的密度变大。通过使第五部分114的密度大于第四部分113的密度,则第五部分114的第一活性物质的量并没有减少,不会降低电化学装置10的能量密度。
在一些实施例中,第五部分114的密度也可以等于第四部分113的密度。
在一些实施例中,从第五部分114到第四部分113,第四部分113的厚度连续地增大。在一些实施例中,第四部分113包括厚度不同的多个活性物质层部分,从第五部分114到第四部分113,多个活性物质层部分的厚度依次增大。即,第四部分113和/或第五部分114的厚度可以连续或间隔地变化。
在一些实施例中,第四部分113与第一部分131一一对应地匹配,第五部分114与第二部分132一一对应地匹配。即,隔离膜13的厚部分对应于活性物质层的薄部分,隔离膜13的薄部分对应于活性物质层的厚部分,从而实现电极组件10的厚度的均衡。在一些实施例中,在厚度方向上,第一活性物质层112、第二活性物质层122和隔离膜13的各对应部分的厚度之和相同。
在一些实施例中,如上所述,第一极片11和第二极片12中的一个为正极极片,另一个为负极极片。正极集流体可以采用铝箔,当然,也可以采用本领域常用的其他正极集流体。此外,正极极片的活性物质层可以包括正极活性物质、粘结剂和导电剂。正极活性物质可以包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中的至少一种。正极极片的活性物质层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。正极极片的活性物质层中的粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶或聚乙烯醇中的至少一种。在一些实施例中,正极极片的活性物质层中的正极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为92~98.5:0.5~3:1~5。应该理解,以上所述仅是示例,正极极片的活性物质层可以采用任何其他合适的材料、厚度和质量比。
在一些实施例中,负极极片的负极集流体可以采用铜箔、镍箔或碳基集流体中的至少一种,当然,也可以采用本领域常用的其他负极集流体。此外,负极极片的活性物质层可以包括负极活性物质、粘结剂和导电剂。负极活性物质可以包括人造石墨、天然石墨、硬碳、中间相碳微球、硅合金、锡合金或纯硅中的至少一种。负极极片的活性物质层中的导电剂可以包括导电炭黑、科琴黑、片层石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的至少一种。负极极片的活性物质层中的粘结剂可以包括聚偏二氟乙烯、偏氟乙烯-氟化烯烃的共聚物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯腈、聚丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、聚胺酯、氟化橡胶或聚乙烯醇中的至少一种。在一些实施例中,负极极片的活性物质层中的负极活性物质、导电剂和粘结剂的质量比可以为92~98.5:0.5~3:1~5。应该理解,以上所述仅是示例,可以采用任何其他合适的质量比。
在一些实施例中,多孔基材133包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或芳纶中的至少一种。例如,聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯中的至少一种。尤其是聚乙烯和聚丙烯,它们对防止短路具有良好的作用,并可以通过关断效应改善电池的稳定性。
在一些实施例中,电化学装置包括锂离子电池,但是本申请不限于此。在一些实施例中,电化学装置还可以包括电解质。电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种,电解液包括锂盐和非水溶剂。锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或者二氟硼酸锂中的一种或多种。例如,锂盐选用LiPF6,因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。
非水溶剂可选自碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。
碳酸酯化合物可选自链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。
链状碳酸酯化合物可选自碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)或者其组合。所述氟代碳酸酯化合物可选自碳酸氟代亚乙酯(FEC)、碳酸1,2-二氟亚乙酯、碳酸1,1-二氟亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟亚乙酯、碳酸1,1,2,2-四氟亚乙酯、碳酸1-氟-2-甲基亚乙酯、碳酸1-氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,2-二氟-1-甲基亚乙酯、碳酸1,1,2-三氟-2-甲基亚乙酯、碳酸三氟甲基亚乙酯或者其组合。
羧酸酯化合物可选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯、己内酯、甲酸甲酯或者其组合。
醚化合物可选自二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃、四氢呋喃或者其组合。
其它有机溶剂可选自二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯和磷酸酯或者其组合。
在本申请的一些实施例中,以锂离子电池为例,将正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极件,之后装入例如铝塑膜中进行封装,注入电解液,化成、封装,即制成锂离子电池。然后,对制备的锂离子电池进行性能测试。
本领域的技术人员将理解,以上描述的电化学装置(例如,锂离子电池)的制备方法仅是实施例。在不背离本申请公开的内容的基础上,可以采用本领域常用的其他方法。
本申请的实施例还提供了包括上述电化学装置的电子装置。本申请实施例的电子装置没有特别限定,其可以是用于现有技术中已知的任何电子装置。在一些实施例中,电子装置可以包括,但不限于,笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解,本申请中所涉及的公开范围,并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案,同时也应涵盖由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (21)
1.一种电化学装置,包括电极组件,所述电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜,所述隔离膜设置在所述第一极片和所述第二极片之间,
其中,所述电极组件为卷绕结构,所述隔离膜包括多孔基材和设置在所述多孔基材上的材料层,在所述隔离膜的宽度方向上,所述隔离膜包括第一部分和第二部分,所述第一部分设置在所述第二部分的至少一侧,所述第一部分的厚度小于所述第二部分的厚度;
所述第一极片包括第一集流体和设置在所述第一集流体上的第一活性物质层,所述第二极片包括第二集流体和设置在所述第二集流体上的第二活性物质层,
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第一活性物质层或所述第二活性物质层中的至少一者包括第四部分和第五部分,所述第四部分设置在所述第五部分的至少一侧;
所述第五部分的厚度小于所述第四部分的厚度,所述第五部分的密度大于所述第四部分的密度;
其中,所述第四部分与所述第一部分一一对应地匹配,所述第五部分与所述第二部分一一对应地匹配。
2.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述第一部分的数量为至少两个,所述第二部分设置在所述第一部分的中间。
3.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述材料层设置在所述第二部分。
4.根据权利要求3所述的电化学装置,其中,所述材料层还设置在所述第一部分,且所述第二部分的所述材料层的厚度大于所述第一部分的所述材料层的厚度。
5.根据权利要求4所述的电化学装置,其中,所述第二部分的所述材料层与所述第一部分的所述材料层不接触。
6.根据权利要求4所述的电化学装置,其中,所述多孔基材相对的两面均设置有所述材料层。
7.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,所述材料层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种,所述无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,
在所述隔离膜的宽度方向上,从所述第一部分靠近所述第二部分的一侧到所述第一部分远离所述第二部分的一侧,所述第一部分的厚度连续地减小;或
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第一部分包括厚度不同的多个部分,从所述第一部分靠近所述第二部分的一侧到所述第一部分远离所述第二部分的一侧,所述多个部分的厚度依次减小。
9.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第二部分的宽度与所述第一部分的宽度相同;和/或
在卷绕末端,所述第二部分包括第三部分,所述第三部分的厚度小于所述第二部分的卷绕起始端的厚度。
10.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,
在所述隔离膜的宽度方向上,从所述第四部分靠近所述第五部分的一侧到所述第四部分远离所述第五部分的一侧,所述第四部分的厚度连续地增大;或
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第四部分包括厚度不同的多个活性物质层部分,从所述第四部分靠近所述第五部分的一侧到所述第四部分远离所述第五部分的一侧,所述多个活性物质层部分的厚度依次增大。
11.根据权利要求1所述的电化学装置,其中,在所述隔离膜的厚度方向上,所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述隔离膜的各对应部分的厚度之和相同。
12.一种电化学装置,包括电极组件,所述电极组件包括第一极片、第二极片和隔离膜,所述隔离膜设置在所述第一极片和所述第二极片之间,
其中,所述电极组件为叠片结构,所述隔离膜包括多孔基材和设置在所述多孔基材上的材料层,所述隔离膜包括第一部分和第二部分,所述第一部分围绕所述第二部分设置,所述第一部分的厚度小于所述第二部分的厚度;
所述第一极片包括第一集流体和设置在所述第一集流体上的第一活性物质层,所述第二极片包括第二集流体和设置在所述第二集流体上的第二活性物质层,
所述第一活性物质层或所述第二活性物质层中的至少一者包括第四部分和第五部分,所述第四部分围绕所述第五部分设置;
所述第五部分的厚度小于所述第四部分的厚度,所述第五部分的密度大于所述第四部分的密度;
所述第四部分与所述第一部分一一对应地匹配,所述第五部分与所述第二部分一一对应地匹配。
13.根据权利要求12所述的电化学装置,其中,所述材料层设置在所述第二部分。
14.根据权利要求13所述的电化学装置,其中,所述材料层还设置在所述第一部分,且所述第二部分的所述材料层的厚度大于所述第一部分的所述材料层的厚度。
15.根据权利要求14所述的电化学装置,其中,所述第二部分的所述材料层与所述第一部分的所述材料层不接触。
16.根据权利要求14所述的电化学装置,其中,所述多孔基材相对的两面均设置有所述材料层。
17.根据权利要求12所述的电化学装置,其中,所述材料层包括无机颗粒或粘结剂中的至少一种,所述无机颗粒包括氧化铝、二氧化硅、氧化镁、钛酸钡、二氧化钛、二氧化锆、氧化钡、氢氧化镁或者勃姆石中的至少一种。
18.根据权利要求12所述的电化学装置,其中,
在所述隔离膜的宽度方向上,从所述第一部分靠近所述第二部分的一侧到所述第一部分远离所述第二部分的一侧,所述第一部分的厚度连续地减小;或
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第一部分包括厚度不同的多个部分,从所述第一部分靠近所述第二部分的一侧到所述第一部分远离所述第二部分的一侧,所述多个部分的厚度依次减小。
19.根据权利要求12所述的电化学装置,其中,
在所述隔离膜的宽度方向上,从所述第四部分靠近所述第五部分的一侧到所述第四部分远离所述第五部分的一侧,所述第四部分的厚度连续地增大;或
在所述隔离膜的宽度方向上,所述第四部分包括厚度不同的多个活性物质层部分,从所述第四部分靠近所述第五部分的一侧到所述第四部分远离所述第五部分的一侧,所述多个活性物质层部分的厚度依次增大。
20.根据权利要求12所述的电化学装置,其中,在所述隔离膜的厚度方向上,所述第一活性物质层、所述第二活性物质层和所述隔离膜的各对应部分的厚度之和相同。
21.一种电子装置,包括根据权利要求1至20中任一项所述的电化学装置。
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