CN112701347B - 一种电化学装置及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电化学装置及电子设备。该电化学装置包括：电解质层、正极层和负极层，电解质层包括依次层叠设置的近正极侧电解质层、中间电解质层和近负极侧电解质层，电解质层设置于正极层和负极层之间，近正极侧电解质层靠近正极层，近负极侧电解质层靠近负极层；近正极侧电解质层和近负极侧电解质层为聚合物电解质层；正极层包括正极电解质骨架和填充于正极电解质骨架中的正极活性层，正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层的组成相同；中间电解质层为无机固体电解质层。该电化学装置不仅机械性能高，而且电解质层与电极层之间的物理接触好，界面稳定性好，具有高的锂离子传输能力和循环稳定性。

Description

一种电化学装置及电子设备
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电化学装置及电子设备。
背景技术
近年来，在各种商业化可充放电化学储能装置中，锂离子电池由于具有能量密度高、使用寿命长等优点，自投入市场以来一直备受瞩目，在手机、笔记本电脑、电动汽车等领域得到广泛应用。然而，采用有机电解液的锂离子电池存在易燃易爆的安全隐患。
固体电解质锂离子电池中的固体电解质虽然具有高机械强度和一定抵制锂枝晶生长的能力，可以改善采用有机电解液的锂离子电池存在的易燃易爆安全隐患。但是，无机固体电解质自身的晶界电阻较大，与正负极之间的物理接触较差，使得使用无机固体电解质制备的固体电池的电解质层与电极层之间的界面稳定性差，锂离子传输能力低且循环稳定性差。
发明内容
本发明提供一种电化学装置，所述电化学装置不仅机械性能高，而且电解质层与电极层之间的物理接触好，界面稳定性好，具有高的锂离子传输能力和循环稳定性，并且不易发生短路。
本发明提供一种电子设备，所述电子设备中的驱动源和/或能量存储源具有高的机械性能、锂离子传输能力和循环稳定性，并且不易发生短路。
本发明提供一种电化学装置，包括：电解质层、正极层和负极层；所述电解质层包括依次层叠设置的近正极侧电解质层、中间电解质层和近负极侧电解质层；
所述电解质层设置于所述正极层和负极层之间，所述近正极侧电解质层靠近所述正极层，所述近负极侧电解质层靠近所述负极层；
其中，所述近正极侧电解质层和所述近负极侧电解质层为聚合物电解质层；
所述正极层包括正极电解质骨架和填充于所述正极电解质骨架中的正极活性层，所述正极电解质骨架的组成与所述近正极侧电解质层的组成相同；
所述中间电解质层为无机固体电解质层。
如上所述的电化学装置，其中，所述负极层包括负极电解质骨架和填充于所述负极电解质骨架中的负极活性层，所述负极电解质骨架的组成与所述近负极侧电解质层的组成相同。
如上所述的电化学装置，其中，所述近正极侧电解质层通过近正极侧电解质前驱液聚合得到，所述近负极侧电解质层通过近负极侧电解质前驱液聚合得到；
其中，所述近正极侧电解质前驱液包括第一预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂；
所述近负极侧电解质前驱液包括第二预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂。
如上所述的电化学装置，其中，在所述近正极侧电解质前驱液中，所述第一预聚体的质量百分数为1-30％；所述锂盐的质量百分数为3-30％；所述增塑剂的质量百分数为50-95％；所述引发剂的质量百分数为0.1-5％；
在所述近负极侧电解质前驱液中，所述第二预聚体的质量百分数为1-30％；所述锂盐的质量百分数为3-30％；所述增塑剂的质量百分数为50-95％；所述引发剂的质量百分数为0.1-5％。
如上所述的电化学装置，其中，所述第一预聚体选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙酸酯、2-羟基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇苯醚丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。
如上所述的电化学装置，其中，所述第二预聚体选自碳酸亚乙烯酯、四氢呋喃、1,3-环氧丙烷、1,3-二氧戊环、2,3-环氧丁烷或1,4-二氧己环中的至少一种。
如上所述的电化学装置，其中，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮或三氟化硼乙醚中的至少一种。
如上所述的电化学装置，其中，所述增塑剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯或离子液体中的至少一种。
如上所述的电化学装置，其中，所述中间电解质层的主体材质选自钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质、石榴石型电解质、NASICON型电解质、LISICON型电解质或硫化物电解质中的至少一种。
如上所述的电化学装置，其中，在所述电解质层中，所述中间电解质层的质量百分数为20-90％，所述近正极侧电解质层的质量百分数为5-40％，所述近负极侧电解质层的质量百分数为5-40％。
本发明还提供一种电子设备，其中，所述电子设备的驱动源和/或能量存储源为上述的电化学装置。
本发明的电化学装置包括：电解质层、正极层和负极层，电解质层包括依次层叠设置的近正极侧电解质层、中间电解质层和近负极侧电解质层；电解质层设置于正极层和负极层之间，近正极侧电解质层靠近正极层，近负极侧电解质层靠近负极层；近正极侧电解质层和近负极侧电解质层为聚合物电解质层，正极层包括正极电解质骨架和填充于所述正极电解质骨架中的正极活性层，正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层的组成相同；中间电解质层为无机固体电解质层。本发明的正极层中具有近正极侧电解质骨架，由于正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层的组成相同，可以提高正极层与近正极侧电解质层的物理接触性，进而可以提高正极层和近正极侧电解质层的界面稳定性，提高锂离子电池的循环稳定性和锂离子传输能力；由于在中间电解质层的两侧是聚合物电解质层，聚合物电解质层具有很好的表面润湿性及较低的晶界电阻，所以可以提高锂离子电池中的锂离子传输能力和库伦效率；另外，由于中间电解质层为无机固体电解质层，可以提高锂离子电池的机械强度，降低了锂离子电池发生短路的可能性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面对本发明实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明一些实施方式中的电化学装置的结构示意图；
图2为本发明另一些实施方式中的电化学装置的结构示意图；
图3为本发明实施例2中的电解质层的线性扫描伏安测试数据图；
图4为本发明实施例3中的电解质层的锂对称电池测试数据图；
图5为本发明实施例4中的锂离子电池的比容量-电压曲线图。
附图标记说明：
1：正极层；
2：负极层；
3：近正极侧电解质层；
4：近负极侧电解质层；
5：中间电解质层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一些实施方式中的电化学装置的结构示意图。如图1所示，本发明的第一方面提供一种电化学装置，包括：电解质层、正极层1和负极层2；电解质层包括依次层叠设置的近正极侧电解质层3、中间电解质层5和近负极侧电解质层4；
电解质层设置于正极层1和负极层2之间，近正极侧电解质层3靠近正极层1，近负极侧电解质层4靠近负极层2；
其中，近正极侧电解质层3和近负极侧电解质层4为聚合物电解质层；
正极层1包括正极电解质骨架和填充于正极电解质骨架中的正极活性层，正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层3的组成相同；中间电解质层5为无机固体电解质层。
本发明的电化学装置自上而下依次包括正极层1、电解质层和负极层2。具体地，本发明的电化学装置自上而下依次包括正极层1、近正极侧电解质层3、中间电解质层5、近负极侧电解质层4和负极层2。
本发明以锂离子电池为例进行具体说明。本发明的正极电解质骨架是指组成与近正极侧电解质层3的组成相同的、具有三维结构、具有容纳空间且具有一定支撑作用的结构，只要满足上述限定，本发明不限定近正极侧电解质的具体形状、大小、结构、孔隙度等参数。例如可以是规则的网状结构或者不规则的网状结构。
在本发明中，可以通过使近正极侧电解质前驱液在正极层1和中间电解质层之间5进行原位聚合形成近正极侧电解质层3；同时，在原位聚合的过程中，近正极侧电解质前驱液会渗入正极活性层的孔隙中，近正极侧电解质前驱液在正极活性层的孔隙中聚合形成正极电解质骨架。正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层3的组成相同，可以让近正极侧电解质层3的表面与正极层1的表面亲和性更好，进一步可以提高近正极侧电解质层3与正极层1之间的物理接触性。中间电解质层5的主要材质为本领域常用的无机固体电解质，可以提高电解质层的机械强度。
本发明的正极层1包括正极电解质骨架，由于正极电解质骨架的组成与近正极侧电解质层3的组成一致，提高了近正极侧电解质层3和正极层1之间的亲和性，使电解质层和正极层1之间物理接触良好，提高电解质层和正极层1之间的界面稳定性，提高了锂离子电池的循环稳定性以及锂离子传输能力，另外由于中间电解质层5的两侧是聚合物电解质层，聚合物电解质层具有很好的表面润湿性及较低的晶界电阻，所以可以提高锂离子电池中的锂离子传输能力和库伦效率。值得注意的是，由于中间电解质层5为无机固体电解质层，所以本发明的锂离子电池还具有很好的机械强度，降低了锂离子电池发生短路的可能性。
图2为本发明另一些实施方式中的电化学装置的结构示意图，如图2所示，负极层2包括近负极电解质骨架和填充于负极电解质骨架中的负极活性层。
本发明的负极电解质骨架是指组成与近负极侧电解质层4的组成相同的、具有三维结构、具有容纳空间且具有一定支撑作用的结构，只要满足上述限定，本发明不限定近负极侧电解质的具体形状、大小、结构、孔隙度等参数。例如可以是规则的网状结构或者不规则的网状结构。
在本发明中，可以通过使近负极侧电解质前驱液在负极层2和中间电解质层5之间进行原位聚合形成近负极侧电解质层4；同时，在原位聚合的过程中，近负极侧电解质前驱液会渗入负极活性层的孔隙中，近负极侧电解质前驱液在负极活性层的孔隙中聚合形成负极电解质骨架。负极电解质骨架的组成与近负极侧电解层4的组成相同，可以让近负极侧电解质层4的表面与负极层2的表面亲和性更好，进一步可以提高近负极侧电解质层4与负极层2之间的物理接触性。
本发明的负极层2包括负极电解质骨架，由于负极电解质骨架的组成与近负极侧电解质层4的组成一致，提高了近负极侧电解质层4和负极层2之间的亲和性，进一步可以提高近负极侧电解质层4与负极层2之间的物理接触性，提高了电解质层和负极层2之间的界面稳定性，可以抑制锂离子电池在反复充放电过程中负极侧锂枝晶的产生，避免锂离子电池发生短路，提高了锂离子电池的循环稳定性。
在本发明的一些实施方式中，上述近正极侧电解质层通过近正极侧电解质前驱液聚合得到，近负极侧电解质层通过近负极侧电解质前驱液聚合得到；
上述近正极侧电解质前驱液包括第一预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂；
上述近负极侧电解质前驱液包括第二预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂。
具体地，近正极侧电解质前驱液中的第一预聚体在引发剂的引发下发生聚合反应形成近正极侧电解质层，近负极侧电解质前驱液中的第二预聚体在引发剂的作用下发生聚合反应形成近负极侧电解质层；近正极侧电解质前驱液和近负极侧电解质前驱液中的锂盐用于为锂离子电池补充锂离子，提高锂离子电池的锂离子传输率。
在本发明的一些实施方式中，上述近正极侧电解质前驱液中，第一预聚体的质量百分数为1-30％；锂盐的质量百分数为3-30％；增塑剂的质量百分数为50-95％；引发剂的质量百分数为0.1-5％；
上述近负极侧电解质前驱液中，第二预聚体的质量百分数为1-30％；锂盐的质量百分数为3-30％；增塑剂的质量百分数为50-95％；引发剂的质量百分数为0.1-5％。
本发明通过合理设置近正极侧电解质前驱液的组成，可以更有利于近正极侧电解质前驱液进行原位聚合，使得原位聚合形成的近正极侧电解质层和正极层之间的物理接触性提高，以及近正极侧电解质层和中间电解质层之间的物理接触性提高。通过合理设置近负极侧电解质前驱液的组成，可以更有利于近负极侧电解质前驱液进行原位聚合，使得原位聚合形成的近负极侧电解质层和负极层之间的物理接触性提高，以及近负极侧电解质层和中间电解质层之间的物理接触性提高。此外，合理设置近正极侧电解质前驱液和近负极侧电解质前驱液的组成，还可以提高锂离子电池的锂离子传输能力。
本发明中第一预聚体不做特别限定，凡是可以被引发剂引发发生聚合反应的材料都属于本发明的保护范围之内。在具体的实施方式中，第一预聚体选自丙烯腈、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙酸酯、2-羟基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇苯醚丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种。通过对第一预聚体进行选择，可以使近正极侧电解质层耐高电压，使锂离子电池可以在高电压下运行，提高锂离子电池的比容量。
本发明中第二预聚体不做特别限定，凡是可以被引发剂引发发生聚合反应的材料都属于本发明的保护范围之内。在具体的实施方式中，第二预聚体选自碳酸亚乙烯酯、四氢呋喃、1,3-环氧丙烷、1,3-二氧戊环、2,3-环氧丁烷或1,4-二氧己环中的至少一种。通过对第二预聚体进行选择，可以提高近负极侧电解质层与金属锂的稳定兼容性，避免锂枝晶的生长和界面电阻的增加，进一步提高锂离子电池的稳定性。
本发明中引发剂不做特别限定，凡是可以引发第一预聚体和第二预聚体发生聚合反应的材料都属于本发明的保护范围之内。在具体的实施方式中，引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮或三氟化硼乙醚中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，增塑剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯或离子液体中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，锂盐选自高氯酸锂(LiClO4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、草酸二氟硼酸锂(LiDFOB)、双二氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、双丙二酸硼酸(LiBMB)、丙二酸草酸硼酸锂(LiMOB)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(SO2CF3)2)、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3或LiN(SO2F)2中的至少一种。
在本发明的一些实施方式中，中间电解质层的主要材质选自钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质、石榴石型电解质、NASICON型电解质、LISICON型电解质或硫化物电解质中的至少一种。
具体地，钙钛矿型电解质可以为Li3xLa2/3-xTiO3，其中，0.04＜x＜0.17。反钙钛矿型电解质可以为Li3-n(OHn)Cl，其中，0.83≤n≤2；Li3-n(OHn)Br，其中，1≤n≤2。
石榴石型电解质可以为锂镧锆氧电解质及锂镧锆氧掺杂Al、Ga、Fe、Ge、Ca、Ba、Sr、Y、Nb、Ta、W、Sb元素形成的衍生物电解质；进一步地，可以为Li7-nLa3Zr2-nTanO12、Li7-nLa3Zr2- nNbnO12，其中，0≤n≤0.6；可以为Li6.4-xLa3Zr2-xTaxAl0.2O12，其中，0.2＜x＜0.5。
NASICON型电解质可以为Li1+xTi2-xMx(PO4)3(M＝Al、Cr、Ga、Fe、Sc、In、Lu、Y、La)；进一步地，可以为Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(LATP)，其中0.2≤x≤0.5；可以为Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(LAGP)，其中，0.4≤x≤0.5。
LISICON型电解质可以为Li4-xGe1-xPxS4，其中，X＝0.4或X＝0.6。硫化物电解质可以为Li2S-SiS2、Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-GeS2或Li6PS5X(X＝Cl，Br，I)。
在本发明的一些实施方式中，上述电解质层中，中间电解质层的质量百分数为20-90％，近正极侧电解质层的质量百分数为5-40％，近负极侧电解质层的质量百分数为5-40％。
本发明通过合理设置电解质层中的中间电解质层、近正极侧电解质层和近负极侧电解质层的质量百分数，可以使电解质层具有高的机械强度，提高电解质层与正极侧和负极侧的物理接触性，抑制锂离子电池在反复充放电过程中锂枝晶的产生，避免锂离子电池发生短路。还可以提高锂离子电池的离子传输性和机械强度。
在本发明的一些实施方式中，上述锂离子电池通过以下方法制备所得，包括以下步骤：
1)将实验室自制的或商业购买所得的无机电解质粉末充分干燥进行备用；
2)将干燥后的无机电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在一定温度下烧结一定时间，冷却后得到无机中间电解质层；
3)将第一预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂按照一定的比例溶解并搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在无机电解质中间层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，并将正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在一定温度下，引发近正极侧电解质前驱液在正极片和无机电解质中间层之间进行原位聚合一定时间；
5)将第二预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂按照一定的比例溶解并搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在无机电解质中间层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，并将负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在一定温度下，引发近负极侧电解质前驱液在负极片和无机电解质中间层之间进行原位聚合一定时间得到锂离子电池。
需要说明的是，本发明不限定步骤3)-6)的具体顺序，还可以为先制备近负极侧电解质前驱液，引发原位聚合反应制备近负极侧电解质层；也可以为同时制备近正极侧电解质前驱液和近负极侧电解质前驱液，同时引发原位聚合反应制备近正极侧电解质层和近负极侧电解质层。
具体地，步骤1)中可以为对无机电解质粉末进行真空干燥，通过真空干燥去除无机电解质粉末中的微量水分；步骤1)中的实验室自制，可以包括采用固相烧结法进行实验室自制和采用溶胶凝胶法进行实验室自制。
步骤2)中的温度为600-1200℃；时间为2-24h。步骤3)和步骤5)中的搅拌转速为100-1000rpm。步骤4)和步骤6)中的温度为25-90℃；时间为0.1-12h。步骤6)中得到的锂离子电池宏观形态均匀良好、无气孔裂纹等缺陷。
本发明中，正极层中的正极片可以为本领域的常规正极片，其可以包括正极集流体和设置在正极集流体表面的正极活性层，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液可以包括正极活性材料、导电剂、粘结剂和固体电解质，其中，正极活性材料的质量含量可以是70-95wt％，导电剂的质量含量可以是1-15wt％，粘结剂的质量含量可以是1-15wt％，固态电解质的质量含量可以是0-20wt％。
本发明中的正极活性材料可以选自磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰酸锂(LizNixCoyMn1-x-yO2，其中，0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，x+y<1)、锰酸锂(LiMnO2)、镍钴铝酸锂(LizNixCoyAl1-x-yO2，其中，0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，0.8≤x+y<1)、镍钴锰铝酸锂(LizNixCoyMnwAl1-x-y-wO2，其中，0.95≤z≤1.05，x>0，y>0，w>0，0.8≤x+y+w<1)、镍钴铝钨材料、富锂锰基固溶体材料、镍钴酸锂(LiNixCoyO2，其中，x>0，y>0，x+y＝1)、镍钛镁酸锂(LiNixTiyMgzO2，其中，x>0，y>0，z>0，x+y+z＝1)、镍酸锂(Li2NiO2)、尖晶石锰酸锂(LiMn2O4)、尖晶石镍锰酸锂(LNMO)或镍钴钨材料中的至少一种。
本发明中，负极层中的负极片可以为本领域的常规负极片，其可以包括负极集流体和设置在负极集流体表面的负极活性层，负极活性层通过负极活性浆液获得，负极活性浆液可以包括负极活性材料、导电剂和粘结剂，其中，负极活性材料的质量含量可以是70-95wt％，导电剂的质量含量可以是1-15wt％，粘结剂的质量含量可以是1-15wt％。本发明的负极片还可以选自金属锂或金属锂合金中的至少一种。
导电剂可以是导电炭黑(Super-P)、科琴黑、乙炔黑、碳纳米管(CNT)、石墨烯、鳞片石墨等常规导电剂，和/或，粘结剂可以是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC)、聚丙烯酸(PAA)等常规粘结剂。
本发明中的负极活性材料可以选自碳基或硅基材料中的至少一种。
上述正极片和负极片的制备可以采用本领域常用的正极片和负极片制备方法，在此不做赘述。
本发明的锂离子电池，可以组装成纽扣电池、模具电池或软包电池。
其中，软包电池可以采用通用的卷绕和叠片工艺制造而成，可以采用本领域常用的制造软包电池的方法。具体为：依次将正极片、电解质和负极片进行层叠，对层叠后的电芯进行真空封装得到叠片结构的锂离子电池。或将层叠后的正极片、电解质和负极片进行卷绕，对卷绕后的电芯进行真空封装得到卷绕结构的锂离子电池。
本发明的第二方面提供一种电子设备，该电子设备的驱动源和/或能量存储源为上述的电化学装置。
上述电化学装置可以用作电子设备的电源，也可以作为上述电子设备的能量存储单元。上述电子设备可以包括但不限于移动设备(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。
当上述电子设备的驱动源或能量存储源为上述电化学装置时，该电子设备的驱动源或能量存储源具有高的离子传输性、高的机械性能和低的短路率。当上述电子设备的驱动源和能量存储源都为上述锂离子电池时，该电子设备的驱动源和能量存储源具有高的离子传输性、高的机械性能和低的短路率。
以下，举出实施例及对比例来对本发明的实施方式进行更具体地说明。各种的试验及评价按照下述的方法进行。另外，只要无特别说明，“份”、“％”为质量基准。下述实施例及对比例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
1)按照传统的固相烧结法自行制备氧化物电解质粉末Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3，并对其进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在900℃下烧结6h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为100μm；
3)将甲基丙烯酸甲酯(MMA)、六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸乙烯酯(EC)、乙二醇二甲醚(DME)、过氧化苯甲酰按照8:10:45:40:2的质量比进行混合，并以600rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的磷酸铁锂正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在80℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合6h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为30μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为80:11；
磷酸铁锂正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为10mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括95wt％的磷酸铁锂、2.5wt％的乙炔黑和2.5wt％的PVDF；
5)将2,3-环氧丁烷、六氟磷酸锂(LiPF6)、乙二醇二甲醚(DME)、偶氮二异丁腈按照23:18:75:0.2的质量比进行混合，并以300rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将金属锂负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在25℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合2h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为22μm，并且锂离子电池制备完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为80:9。
实施例2
1)对商业购买的氧化物电解质粉末Li3xLa2/3-xTiO3(x＝0.11)进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在950℃下烧结4h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为315μm；
3)将季戊四醇四丙烯酸酯、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)、碳酸二乙酯(DEC)、偶氮二异丁腈按照按6:15:88:1的质量比进行混合，并以400rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li3xLa2/3-xTiO3(x＝0.11)无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在60℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合5h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为110μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为76:15；
LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为12mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括90wt％的LiNi0.5Co0.3Mn0.2O2、2.5wt％的导电炭黑、3wt％的PVDF-HFP和4.5wt％的近正极侧电解质；
5)将碳酸亚乙烯酯(VC)、草酸二氟硼酸锂(LiDFOB)、碳酸二乙酯(DEC)、偶氮二异丁腈按照25:9:65:1的质量比进行混合，并以800rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li3xLa2/3-xTiO3(x＝0.11)无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将制备的SiOx硅基负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在60℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合8h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为60μm，并且锂离子电池制备完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为76:9；
SiOx硅基负极片包括铜箔和设置在铜箔上的负极活性层，该负极活性层的面密度为8mg/cm2，负极活性层通过负极活性浆液干燥获得，负极活性浆液包括92wt％的SiOx、5wt％的碳纳米管(CNT)和3wt％的SBR。
实施例3：
1)按照传统的固相烧结法自行制备氧化物电解质粉末Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12，并对其进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在1200℃下烧结3h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为60μm；
3)将聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、双二氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、过氧化苯甲酰按照16:11:30:55:0.5的质量比进行混合，并以900rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的尖晶石镍锰酸锂(LNMO)正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在80℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合4h，得到近正极侧电解质层，近正极的电解质层的厚度为41μm，称重计算得到无机固体电解质与近正极侧电解质层的质量比为67:17；
LNMO正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为6mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括85wt％的LNMO、9wt％的CNT和6wt％的PVDF；
5)将1,3-二氧戊环、双二氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸甲乙酯(EMC)、偶氮二异庚腈按照19:6:11:80:0.3的质量比进行混合，并以400rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li6.6La3Zr1.6Ta0.4O12无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，并将制备的石墨负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在30℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合2h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为38μm，并且锂离子电池制备完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为67:16；
石墨负极片包括铜箔和设置在铜箔上的负极活性层，该负极活性层的面密度为2mg/cm2，负极活性层通过负极活性浆液干燥获得，负极活性浆液包括93wt％的石墨、4wt％的碳纳米管(CNT)、2wt％的SBR和1wt％的PAA。
实施例4
1)对商业购买的电解质粉末Li6.4La3Zr1.4Nb0.6O12进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在1100℃下烧结8h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为211μm；
3)将三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、偶氮二异丁酸二甲酯按照12:12:40:60:3的质量比混合，并以500rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li6.4La3Zr1.4Nb0.6O12无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将钴酸锂正极片覆盖在前驱液上，在70℃下，引发近正极侧电解质层聚合12h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为120μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为59:24；
钴酸锂正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为18mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括96wt％的钴酸锂、2.5wt％的导电炭黑和1.5wt％的PVDF；
5)将1,3-二氧戊环、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸甲乙酯(EMC)、偶氮二异庚腈按照19:6:11:80:0.3的质量比进行混合，并以500rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li6.4La3Zr1.4Nb0.6O12无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将制备的金属锂负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在室温25℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合6h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为96μm，并且锂离子电池制作完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为59:17。
实施例5
1)按照传统的固相烧结法自行制备硫化物电解质Li6PS5I，并对其进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在650℃下烧结24h，随后随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为500μm；
3)将聚乙二醇苯醚丙烯酸酯(PEGPEA)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲丙酯(MPC)、偶氮二异丁腈按照11:14:50:40:2的质量比进行混合，并以400rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li6PS5I无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的镍钴铝酸锂(NCA)正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在60℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合4h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为80μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为70:14；
NCA正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为15mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括82wt％的NCA、10wt％的导电炭黑和8wt％的PVDF-HFP；
5)将1，3-二氧戊环(DOL)、六氟磷酸锂(LiPF6)、乙二醇二甲醚(DME)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、偶氮二异丁腈按照22:8:51:19:0.2的质量比进行混合，并以450rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li6PS5I无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将金属Li-In合金负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在40℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合1h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为80μm，并且锂离子电池制备完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为70:16。
实施例6
1)按照传统的溶胶凝胶法自行制备氧化物电解质粉末Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3，并对其进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在1050℃下烧结8h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为30μm；
3)将三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)、四氟硼酸锂(LiBF4)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、偶氮二异丁腈按照8:17:30:45:3的质量比进行混合，并以700rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片覆盖在近正极侧电解质前驱液上，在60℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合4h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为50μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为30:35；
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为21mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括95wt％的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2wt％的乙炔黑、1.5wt％的PVDF和1.5wt％的近正极侧电解质；
5)将碳酸亚乙烯酯(VC)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、乙二醇二甲醚(DME)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氧化二苯甲酰按照18:12:50:10:2的质量比进行混合，并以900rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li1.5Al0.5Ge1.5(PO4)3无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将制备的C-Si复合负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在85℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合4h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为50μm，并且锂离子电池制备完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为30:35；
C-Si复合负极片包括铜箔和设置在铜箔上的负极活性层，该负极活性层的面密度为11mg/cm2，负极活性层通过负极活性浆液干燥获得，负极活性浆液包括90％的C-Si(95：5)、2wt％的碳纳米管(CNT)、3％的科琴黑、2wt％的SBR和3wt％的CMC。
实施例7
1)对商业购买的电解质粉末Li6.6La3Zr1.6Al0.4O12进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在940℃下烧结6h，随后进行随炉冷却，得到无机固体电解质层，无机固体电解质层的厚度为170μm；
3)将异辛酸亚锡、草酸二氟硼酸锂(LiDFOB)、氟代碳酸乙烯酯按照1:18:81的质量比进行混合，并以400rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
4)在Li6.6La3Zr1.6Al0.4O12无机固体电解质层的一个表面涂布步骤3)中得到的近正极侧电解质前驱液，将制备的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片覆盖在前驱液上，在65℃下，引发近正极侧电解质层聚合3h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为100μm，称重计算得到无机固体电解质层与近正极侧电解质层的质量比为43:12；
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为12mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括96wt％的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2.5wt％的导电炭黑和1.5wt％的PVDF；
5)将丙烯酸2-苯氧基乙基酯、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、偶氮二异丁腈按照5:11:40:40:0.1的质量比混合，并以500rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
6)在Li6.6La3Zr1.6Al0.4O12无机固体电解质层的另一个表面涂布步骤5)中得到的近负极侧电解质前驱液，将制备的金属锂负极片覆盖在近负极侧电解质前驱液上，在室温60℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合3h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为100μm，并且锂离子电池制作完毕；
通过称重计算得到无机固体电解质层与近负极侧电解质层的质量比为43:17。
对比例1
1)按照传统的固相烧结法自行制备氧化物电解质粉末Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3，并对其进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在900℃下烧结6h，随后进行随炉冷却，得到无机电解质，无机电解质层的厚度为100μm；
3)将制备例1制备的磷酸铁锂正极片，步骤2)制备的无机电解质，制备例3制备的金属锂负极片进行层叠，制得叠片结构的软包固态锂离子电池；
磷酸铁锂正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为10mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括95wt％的磷酸铁锂、2.5wt％的乙炔黑和2.5wt％的PVDF。
对比例2
1)对商业购买的电解质粉末Li6.4La3Zr1.4Nb0.6O12进行充分干燥，备用；
2)将干燥后的电解质粉末放入模具中加压成薄片状，然后在1100℃下烧结8h，随后进行随炉冷却，得到无机电解质，无机电解质层的厚度为211μm；
3)将制备例1制备的钴酸锂正极片，制备例3制备的金属锂负极片，搭配上述无机电解质，制成纽扣固态锂离子电池；
钴酸锂正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极涂膏层，该正极活性层的面密度为18mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括96wt％的钴酸锂、2.5wt％的导电炭黑和1.5wt％的PVDF。
对比例3
1)将三乙二醇二丙烯酸酯(TEGDA)、四氟硼酸锂(LiBF4)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、偶氮二异丁腈按照8:17:30:45:3的质量比进行混合，并以700rpm的转速搅拌均匀，得到近正极侧电解质前驱液；
2)将碳酸亚乙烯酯(VC)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)、乙二醇二甲醚(DME)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、氧化二苯甲酰按照18:12:50:10:2的质量比进行混合，并以900rpm的转速搅拌均匀，得到近负极侧电解质前驱液；
3)在商业化PP隔膜的一个表面涂布步骤1)中得到的近正极侧电解质前驱液，在近正极侧电解质前驱液的表面覆盖LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片，在60℃下，引发近正极侧电解质前驱液聚合4h，得到近正极侧电解质层，近正极侧电解质层的厚度为50μm，称重计算得到隔膜与近正极侧电解质层的质量比为30:35；
LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极片包括铝箔和设置在铝箔上的正极活性层，该正极活性层的面密度为21mg/cm2，正极活性层通过正极活性浆液干燥获得，正极活性浆液包括95wt％的LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、2wt％的乙炔黑、1.5wt％的PVDF和1.5％的近正极侧电解质；
4)在商业化PP隔膜的另一个表面涂布步骤2)中得到的近负极侧电解质前驱液，在近负极侧电解质前驱液的表面覆盖C-Si复合负极片，在85℃下，引发近负极侧电解质前驱液聚合4h，得到近负极侧电解质层，近负极侧电解质层的厚度为50μm，并且锂离子电池制备完毕；
称重计算得到隔膜与近负极侧聚合物电解质的质量比为30:35；
C-Si复合负极片包括铜箔和设置在铜箔上的负极活性层，该负极活性层的面密度为11mg/cm2，负极活性层通过负极活性浆液干燥获得，负极活性浆液包括90％的C-Si(95：5)、2wt％的碳纳米管(CNT)、3％的科琴黑、2wt％的SBR和3wt％的CMC。
相关数据表征
1、线性扫描伏安测试(LSV)
采用上海辰华CHI600E电化学工作站进行测试，将Li箔/电解质层/钢箔(SS)组装成电池进行LSV测试，
在实施例2获得的无机固体电解质层的两侧分别涂覆实施例2制备的近正极侧电解质前驱液和近负极侧电解质前驱液(不覆盖正负极片)，对其加热，引发进行聚合反应获得电解质层，对电解质层进行LSV测试，测试结果见图3。
参数设置：振幅为10mV，扫面范围2-7V，扫面速率0.02mV/S。
从图3可以看出，本发明实施例2制备的锂离子电池的电解质层的电化学窗口>5.5V，说明该电解质层的电化学窗口较宽，可以搭配目前市面上的绝大多数高电压正极材料。
2、锂对称电池循环测试
采用武汉蓝电电池测试设备进行测试，以1mA/cm2的电流密度进行Li/电解质层/Li对称电池恒流充放电测试，
在实施例3获得的无机固体电解质层的两侧分别涂覆实施例3制备的近正极侧电解质前驱液和近负极侧电解质前驱液(不覆盖正负极片)，对其加热，引发进行聚合反应获得电解质层，对电解质层进行锂对称电池循环测试，测试结果见图4。
从图4可以看出，本发明实施例3制备的锂离子电池的电解质层的锂对称测试可以在1mA/cm2的电流密度下稳定循环200圈且没有发生短路现象，平台电压始终<0.1V，说明该电解质层与金属锂的界面电阻较小，界面性能稳定优异，电池的安全性能高。
3、比容量测试
对实施例4制备的锂离子电池进行比容量测试，将测得的比容量与电压之间的关系绘制曲线，如图5所示。
从图5可以看出，本发明实施例4制备的锂离子电池的电压测试范围为3-4.3V，表明该锂离子电池的充放电曲线良好，比容量发挥处于高水平。
4、循环次数测试
采用武汉蓝电电池测试设备对实施例及对比例制得的锂离子电池进行测试，测试数据见表1。
测试步骤为：在25℃，0.2C/0.2C的条件下测定锂离子电池容量衰减至初始值的80％或锂离子电池不能正常进行充放电测试时的循环次数。
5、电池短路率测试
在循环次数测试过程中，当电池不能正常充放电时，则为电池失效或发生短路，统一记为短路，测试数据见表1。
电池短路率＝短路的电池的数量/测量的电池的总数量×100％。
6、库伦效率
对实施例及对比例制备的锂离子电池进行测试，测试结果见表1。
7、锂离子电池交流阻抗测试
采用上海辰华CHI600E电化学工作站对实施例及对比例制得的锂离子电池进行测试，测试数据见表1，
参数设置：振幅为10mV，频率范围为0.1Hz-1MHz。
表1实施例和对比例的锂离子电池相关性能数据表
Figure BDA0002861712270000211
Figure BDA0002861712270000221
从表1可以看出，本发明实施例的锂离子电池与对比例的锂离子电池相比，实施例的锂离子电池具有低的界面阻抗，高的循环稳定性和高的库伦效率，并且电池的短路率几乎为零。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：电解质层、正极层和负极层；所述电解质层包括依次层叠设置的近正极侧电解质层、中间电解质层和近负极侧电解质层；
所述电解质层设置于所述正极层和所述负极层之间，所述近正极侧电解质层靠近所述正极层，所述近负极侧电解质层靠近所述负极层；
所述近正极侧电解质层和所述近负极侧电解质层为聚合物电解质层；
所述正极层包括正极电解质骨架和填充于所述正极电解质骨架中的正极活性层，所述正极电解质骨架的组成与所述近正极侧电解质层的组成相同；
所述中间电解质层为无机固体电解质层；
所述负极层包括负极电解质骨架和填充于所述负极电解质骨架中的负极活性层，所述负极电解质骨架的组成与所述近负极侧电解质层的组成相同；
所述负极活性层包括SiOx，所述负极活性层的面密度为8mg/cm2；
在所述电解质层中，所述中间电解质层的质量百分数为20-90％，所述近正极侧电解质层的质量百分数为5-40％，所述近负极侧电解质层的质量百分数为5-40％；
所述近正极侧电解质层通过近正极侧电解质前驱液聚合得到，所述近负极侧电解质层通过近负极侧电解质前驱液聚合得到；
其中，所述近正极侧电解质前驱液包括第一预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂；
所述近负极侧电解质前驱液包括第二预聚体、锂盐、增塑剂和引发剂；
在所述近正极侧电解质前驱液中，所述第一预聚体的质量百分数为1-30％；所述锂盐的质量百分数为3-30％；所述增塑剂的质量百分数为50-95％；所述引发剂的质量百分数为0.1-5％；
在所述近负极侧电解质前驱液中，所述第二预聚体的质量百分数为1-30％；所述锂盐的质量百分数为3-30％；所述增塑剂的质量百分数为50-95％；所述引发剂的质量百分数为0.1-5％；
所述第一预聚体选自甲基丙烯酸甲酯、2-羟基丙烯酸甲酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇苯醚丙烯酸酯、聚乙二醇二缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯、三羟基甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯或乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种；
所述第二预聚体选自碳酸亚乙烯酯、四氢呋喃、1,3-环氧丙烷、1,3-二氧戊环、2,3-环氧丁烷或1,4-二氧己环中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、过氧化苯甲酰、氧化二苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化甲乙酮或三氟化硼乙醚中的至少一种；和/或，
所述增塑剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙二醇二甲醚、氟代碳酸乙烯酯或离子液体中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述中间电解质层的主体材质选自钙钛矿型电解质、反钙钛矿型电解质、石榴石型电解质、NASICON型电解质、LISICON型电解质或硫化物电解质中的至少一种。
4.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备的驱动源和/或能量存储源为权利要求1-3任一项所述的电化学装置。
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