CN113809278B - 一种电极组件及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电极组件及其应用。本发明的电极组件，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间；所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个功能表面的正极活性层；所述隔膜长度方向的延展率与所述正极集流体长度方向的延展率之比为(20‑440)：1；所述隔膜宽度方向的延展率与所述正极集流体宽度方向的延展率之比为(20‑440)：1。本发明的电极组件，通过匹配电极组件中隔膜的延展率与正极集流体的延展率，可以使锂离子电池具有较高的安全性能。

Description

一种电极组件及其应用
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别涉及一种电极组件及其应用。
背景技术
锂离子电池由于具有较高体积比能量、质量比能量和循环性能，因而广泛应用于便携式电子设备、电动汽车以及航空航天等领域。随着锂离子电池的不断发展，人们不仅对锂离子电池高能量密度和高倍率等性能的需求不断增加，而且对锂离子电池安全性能的需求也不断增加。
现有的锂离子电池，通过正极、负极以及设置在正极和负极之间的聚烯烃多孔隔膜组成，现有的锂离子电池经机械滥用(如穿刺)测试时，正负极之间会产生短路，导致热失控发生，引发安全问题。
发明内容
本发明提供一种电极组件，包括该电极组件的锂离子电池具有较高的安全性能。
本发明提供一种锂离子电池，该锂离子电池具有较高的安全性能。
本发明提供一种电极组件，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间；
所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个功能表面的正极活性层；
所述隔膜长度方向的延展率与所述正极集流体长度方向的延展率之比为(20-440)：1；
所述隔膜宽度方向的延展率与所述正极集流体宽度方向的延展率之比为(20-440)：1。
如上所述的电极组件，其中，所述正极集流体长度方向的延展率为0.5-10％；所述正极集流体宽度方向的延展率为0.5-10％；和/或，
所述隔膜长度方向的延展率为60-220％；所述隔膜宽度方向的延展率为60-220％。
如上所述的电极组件，其中，所述隔膜长度方向的延展率与所述正极集流体长度方向的延展率之比为(70-440)：1；
所述隔膜宽度方向的延展率与所述正极集流体宽度方向的延展率之比为(70-440)：1。
如上所述的电极组件，其中，所述正极集流体长度方向的延展率为0.5-5％；所述正极集流体宽度方向的延展率为0.5-5％；和/或，
所述隔膜长度方向的延展率为100-220％；所述隔膜宽度方向的延展率为100-220％。
如上所述的电极组件，其中，所述隔膜包括聚烯烃多孔隔膜基材以及设置在所述聚烯烃多孔隔膜基材的至少一个功能表面的涂覆层。
如上所述的电极组件，其中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1-20μm；和/或，
所述聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为20-60％。
如上所述的电极组件，其中，所述聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为30-250sec/100cc。
如上所述的电极组件，其中，所述涂覆层的厚度为0.5-12μm。
如上所述的电极组件，其中，所述涂覆层包括无机颗粒与聚合物中的至少一种。
本发明提供一种锂离子电池，包含上述的电极组件。
本发明的电极组件，以隔膜和正极集流体为着手点，使电极组件中隔膜延展率与正极集流体的延展率之比更为适宜，从而实现锂离子电池安全性能的改善。具体地，当电极组件受到机械滥用时，可以减少正极集流体与负极活性层的接触，减少短路点的产生，从而减少热失控发生的概率，使锂离子电池具有较高的安全性能。
本发明的锂离子电池，由于包括上述的电极组件，所以具有较高的安全性能。
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为本发明中隔膜的俯视图；
图2为本发明一些实施方式中电极组件的结构示意图；
图3为锂离子电池针刺测试的示意图。
附图标记说明：
1：负极活性层；
2：正极集流体；
3：隔膜：
4：负极集流体；
5：正极活性层。
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为发明中隔膜的俯视图。如图1所示，以下，所有的关于“长度”和“宽度”的定义，均是以隔膜的“长度L方向”和“宽度W方向”为参照。以功能表面(功能表面是指两个最大的且相对的表面)为长方形为例，则隔膜的长度L方向是指隔膜功能表面最大边长所在的方向，隔膜的宽度W方向是指隔膜功能表面最小边长所在的方向。
同理，正极集流体的长度方向是指正极集流体功能表面最大边长所在的方向，正极集流体的宽度方向是指正极集流体功能表面最小边长所在的方向。
图2为本发明一些实施方式中电极组件的结构示意图。如图2所示，本发明的第一方面提供一种电极组件，包括正极片、负极片和隔膜3，隔膜3设置于正极片和负极片之间；
正极片包括正极集流体2和设置在正极集流体2至少一个功能表面的正极活性层5；
隔膜3长度方向的延展率与正极集流体2长度方向的延展率之比为(20-440)：1；
隔膜3宽度方向的延展率与正极集流体2宽度方向的延展率之比为(20-440)：1。
可以理解的是，本发明中，将正极片、隔膜3和负极片依次层叠设置可以形成本发明的电极组件；将正极片、隔膜3和负极片进行卷绕设置也可以形成本发明的电极组件。
本发明的负极片包括负极集流体4和设置在负极集流体4至少一个功能表面的负极活性层1。
本发明对负极集流体4、负极活性层1不做特别限定，可以选自本领域常用的负极集流体4、负极活性层1。
本发明中，延展率指的是，材料在指定方向上以一定拉力进行拉伸，发生断裂时，材料的指定距离的增加量与指定距离的比值，以百分率记。指定方向可以为隔膜3的长度方向、隔膜3的宽度方向、正极集流体2的长度方向以及正极集流体2的宽度方向。指定距离指的是，材料在拉伸前，在指定方向上任意两点A点和B点之间的距离。
例如，隔膜3长度方向的延展率是指：在隔膜3的长度方向上，以一定拉力对隔膜3进行拉伸，隔膜3发生断裂时，在长度方向上的指定距离的增加量与指定距离的比值，以百分率记；正极集流体2长度方向的延展率是指：在正极集流体2的长度方向，以一定拉力对正极集流体2进行拉伸，正极集流体2发生断裂时，在长度方向上的指定距离的增加量与指定距离的比值，以百分率记。
隔膜3宽度方向的延展率和正极集流体2宽度方向的延展率的定义，与隔膜3长度方向的延展率和正极集流体2长度方向的延展率的定义基本相同。不同的是，指定方向为隔膜3的宽度方向或正极集流体2的宽度方向。
本发明中，隔膜3长度方向的延展率测试方法为：将隔膜3裁切成长方形样条，样条长边的延伸方向与隔膜3的长度方向一致，使样条边缘平滑无缺口(防止缺陷影响测试结果)。将上述样条夹在万能拉力机上下夹具中间，样条的长轴(样条长度方向上的中轴线)与夹具的中心线重合，在100mm/min的拉伸试验速度下，沿样条的长度方向对样条进行拉伸，直至隔膜3破裂，获得隔膜3在长度方向上的指定距离的增加量，计算隔膜3在长度方向的延展率。
正极集流体2长度方向的延展率测试方法为：将正极集流体2裁切成长方形样条，样条长边的延伸方向与正极集流体2的长度方向一致，使样条边缘平滑无缺口(防止缺陷影响测试结果)。将上述样条夹在万能拉力机上下夹具中间，样条的长轴与夹具的中心线重合，在10mm/min的拉伸试验速度下，沿样条的长度方向对样条进行拉伸，直至正极集流体2破裂，获得正极集流体2在长度方向上的指定距离的增加量，计算正极集流体2在长度方向的延展率。
隔膜3宽度方向的延展率的测试方法与在隔膜3长度方向的延展率的测试方法基本相同，唯一不同的是，样条长边的延伸方向与隔膜3的宽度方向一致。
正极集流体2宽度方向的延展率的测试方法与正极集流体2长度方向的延展率的测试方法基本相同，唯一不同的是，样条长边的延伸方向与正极集流体2的宽度方向一致。
本发明中，隔膜3长度方向的延展率与正极集流体2长度方向的延展率之比，和隔膜3宽度方向的延展率与正极集流体2宽度方向的延展率之比，可以相同，也可以不相同。
本发明的电极组件通过将正极片、隔膜3以及负极片按照常规的组装方式进行叠片式组装或卷绕式组装即可得到，其中，隔膜3长度方向的延展率与正极集流体2长度方向的延展率之比以及隔膜3宽度方向的延展率与正极集流体2宽度方向的延展率之比满足上述要求。例如，可以以隔膜3为基准，根据隔膜3的延展率选择匹配上述比值的具有适宜延展率的正极集流体2，制备电极组件；也可以以正极集流体2为基准，根据正极集流体2的延展率选择匹配上述比值的具有适宜延展率的隔膜3，制备电极组件。
本发明不限定正极片和负极片的制备方法。在一种实施方式中，将正极活性材料、导电剂、粘接剂按照一定质量比例加入到搅拌罐中，加入一定比例的NMP溶液，搅拌得到一定固含量的正极活性浆料，将正极活性浆料涂布在正极集流体2的至少一个功能表面，然后进行烘干除去正极活性浆料中的溶剂，最后依次进行辊压、分切、制片工序，得到正极片。
在一种实施方式中，将负极活性材料、导电剂、粘接剂按照一定质量比例加入到搅拌罐中，加入一定比例的去离子水，搅拌得到一定固含量的负极活性浆料，将负极活性浆料涂布在负极集流体4的至少一个功能表面，然后进行烘干除去负极活性浆料中的水份，最后依次进行辊压、分切、制片工序，得到负极片。
本发明的电极组件，以隔膜3和正极集流体2为对象，通过使电极组件中隔膜3的延展率与正极集流体2的延展率更为匹配，即，使隔膜3长度方向的延展率与正极集流体2长度方向的延展率之比为(20-440)：1；使隔膜3宽度方向的延展率与正极集流体2宽度方向的延展率之比为(20-440)：1，实现锂离子电池的安全性能的改善。在包含本发明电极组件的锂离子电池的应用过程中，当电极组件受到机械滥用时，可以减少正极集流体2与负极活性层1的接触，减少短路点的产生，从而减少热失控发生的概率，可以使包含本发明电极组件的锂离子电池具有较高的安全性能。
本发明中，将电极组件组装成锂离子电池后，可以对锂离子电池进行拆解，剥离正极集流体上的正极活性层，剥离正极活性层后正极集流体的延展率与初始时正极集流体的延展率的测试方法相同。通常情况下，剥离正极活性层后正极集流体的延展率与初始时正极集流体的延展率大小基本相同。
在本发明的一些实施方式中，为了更好的提高锂离电池的安全性能，正极集流体2长度方向的延展率为0.5-10％；正极集流体2宽度方向的延展率为0.5-10％；和/或，
隔膜3长度方向的延展率为60-220％；隔膜3宽度方向的延展率为60-220％。
进一步地，隔膜3长度方向的延展率与正极集流体2长度方向的延展率之比为(70-440)：1；隔膜3宽度方向的延展率与正极集流体2宽度方向的延展率之比为(70-440)：1，锂离子电池具有更高的安全性能。
在本发明的一些实施方式中，正极集流体2长度方向的延展率为0.5-5％；正极集流体2宽度方向的延展率为0.5-5％；和/或，
隔膜3长度方向的延展率为100-220％；隔膜3宽度方向的延展率为100-220％。
在本发明的一些实施方式中，为了更好的提高锂离子电池的安全性能，隔膜3包括聚烯烃多孔隔膜基材以及设置在聚烯烃多孔隔膜基材的至少一个功能表面的涂覆层。
可以理解为，本发明的隔膜3，可以通过在聚烯烃多孔隔膜基材的任一功能表面设置涂覆层获得，也可以通过在聚烯烃多孔隔膜基材的两个功能表面皆设置涂覆层获得。其中，隔膜3的延展率主要与聚烯烃多孔隔膜基材的延展率有关。
在本发明的一些实施方式中，聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1-20μm。
本发明中，若聚烯烃多孔隔膜基材的厚度过厚，过厚的聚烯烃多孔隔膜基材会使得电极组件过厚，不利于锂离子电池能量密度的优化，若聚烯烃多孔隔膜基材的厚度过薄，过薄的聚烯烃多孔隔膜基材在锂离子电池的长期运行中容易发生损坏，缩短了锂离子电池的使用寿命。本发明中，聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1-20μm，在此范围内可以使锂离子电池兼具好的能量密度以及较长的使用寿命。
在本发明的一些实施方式中，聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为20-60％。具体地，满足上述孔隙率的聚烯烃多孔隔膜基材不仅能够满足锂离子电池的电性能，还有利于改善聚烯烃多孔隔膜基材的机械性能，延长锂离子电池的使用寿命。
在本发明的一些实施方式中，聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为30-250sec/100cc。
本发明中，聚烯烃多孔隔膜基材的透气值指的是，在0.25MPa的空气压力下，100cc的空气通过聚烯烃多孔隔膜基材所需要的时间。当聚烯烃多孔隔膜基材的透气值过小时，聚烯烃多孔隔膜基材容易透过其他的物质，锂离子电池的自放电大，当聚烯烃多孔隔膜基材的透气值过大时，容易使锂离子电池的内阻过大，影响锂离子电池的电性能。本发明中，当聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为30-250sec/100cc时，可以使锂离子电池兼具良好的电性能以及较小的自放电性能。
在本发明的一些实施方式中，为了在不影响锂离子电池的能量密度的前提下，进一步提高锂离子电池的安全性能，涂覆层的厚度为0.5-12μm。
在本发明的一些实施方式中，涂覆层包括无机颗粒与聚合物中的至少一种。
本发明的无机颗粒可以选自本领域常用的无机颗粒，例如，可以选自氧化铝、二氧化硅、勃姆石、氧化锌、氧化镁、二氧化锆、氧化钛、氧化钡、氧化钙、氮化铝、氮化钛、氮化硅、氮化硼、氢氧化铝、氢氧化镁和硫酸钡中的至少一种。
本发明的聚合物可以选自本领域常用的聚合物，例如，可以选自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚乙烯醇、丁苯橡胶、聚氨酯、乙烯-丙烯酸共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰亚胺、芳纶、聚苯乙烯和聚酯中至少一种。
本发明中，若涂覆层只包括无机颗粒，称为无机涂覆层；若聚合物只包括聚合物，称为有机涂覆层；若涂覆层同时包括有机颗粒和聚合物，称为复合涂覆层。本发明的隔膜，可以通过在聚烯烃多孔隔膜基材的任一功能表面设置无机涂覆层、有机涂覆层和复合涂覆层中的至少一种得到，也可以通过在聚烯烃多孔隔膜基材的两个功能表面设置无机涂覆层、有机涂覆层和复合涂覆层中的至少一种得到。
当在聚烯烃多孔隔膜基材的某一功能表面设置无机涂覆层、有机涂覆层和复合涂覆层中的至少两种时，无机涂覆层、有机涂覆层和复合涂覆层中的至少两种可以层叠设置，无机涂覆层、有机涂覆层和复合涂覆层中的至少两种也可以在聚烯烃多孔隔膜基材的功能表面并列设置。并且，本发明对层叠设置的顺序不做特别限定，对并列设置的顺序也不做特别限定。
在一些实施方式中，无机涂覆层设置在聚烯烃多孔隔膜基材的某一功能表面，有机涂覆层和/或复合涂覆层设置在无机涂覆层远离聚烯烃多孔隔膜基材的功能表面。
本发明的第二方面提供一种锂离子电池，包含上述的电极组件。
将上述的电极组件置于外包装中，对外包装进行顶封和侧封后，烘烤水分，向外包装中注入电解液，然后依次经真空封装、静置、化成、整形工序，得到锂离子电池。
本发明的锂离子电池，由于包含上述的电极组件，因此具有更为优异的安全性能。
以下，将结合具体的实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1
本实施例的锂离子电池通过以下步骤制备得到：
1、隔膜的制备
在聚烯烃多孔隔膜基材的一个功能表面采用凹版涂覆设置氧化铝陶瓷层，然后在聚烯烃多孔隔膜基材的另一个功能表面采用凹版涂覆设置聚偏氟乙烯(PVDF)胶层，在氧化铝陶瓷层远离聚烯烃多孔隔膜基材的功能表面采用凹版涂覆设置PVDF胶层，得到隔膜；
其中，聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为5μm，聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为32％，聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为145sec/100cc，氧化铝陶瓷层的厚度为2μm，PVDF胶层的厚度为1μm；隔膜长度方向的延展率为180％；隔膜宽度方向的延展率为172％。
2、正极片的制备
将正极活性材料钴酸锂、导电剂导电炭黑、粘接剂PVDF按照98.6：0.5：0.9的质量比加入到搅拌罐中，再加入NMP溶液，经充分搅拌得到正极活性浆料，将正极活性浆料分别涂布在正极集流体铝箔的两个功能表面，然后进行烘干除去溶剂，最后依次进行辊压、分切和制片工序得到正极片；
其中，铝箔长度方向的延展率为2％；铝箔宽度方向的延展率为2％。
3、负极片的制备
将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑、粘接剂羧甲基纤维素钠按照97：1.5：1.5的质量比加入到搅拌罐中，再加入去离子水，经充分搅拌得到负极活性浆料，将负极活性浆料分别涂布在负极集流体铜箔的两个功能表面，然后进行烘干除去水份，最后依次进行辊压、分切和制片工序得到负极片。
4、电极组件的制备
将步骤1获得的隔膜、步骤2获得的正极片以及步骤3获得的负极片，按照正极片、隔膜和负极片的顺序进行层叠，然后进行卷绕得到电极组件；
其中，隔膜长度方向延展率与铝箔长度方向的延展率之比为90:1；隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为86:1。
5、锂离子电池的制备
将步骤4获得的电极组件置于外包装铝塑膜中，对铝塑膜进行顶封和侧封后，烘烤除去水份，向外包装中注入电解液，经真空封装、静置、化成以及整形得到锂离子电池；
其中，电解液通过以下步骤制备得到：在充满氩气的手套箱中(H2O＜0.1ppm，O2＜0.1ppm)，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸正丙酯混合均匀，然后往其中加入1.2mol/L的充分干燥的六氟磷酸锂(LiPF6)，溶解于非水有机溶剂中，搅拌均匀，经过水分和游离酸检测合格后，得到电解液。
本实施例步骤1中隔膜长度方向的延展率测试方法为：将隔膜裁切成宽度1.5cm，长度大于5cm的长方形样条，样条长边的延伸方向与隔膜的长度方向一致，使样条边缘平滑无缺口(防止缺陷影响测试结果)。将上述样条夹在万能拉力机上下夹具中间，样条的长轴与夹具的中心线重合，拉力机上下夹具之间的距离为隔膜的指定距离，隔膜长度方向上的指定距离为5cm，在100mm/min拉伸试验速度下，沿样条的长度方向对样条进行拉伸，直至隔膜破裂，获得隔膜在长度方向上的指定距离的增加量，计算隔膜在长度方向的延展率。
铝箔长度方向的延展率测试方法为：将铝箔裁切成宽度1.5cm，长度大于5cm的长方形样条，样条长边的延伸方向与铝箔的长度方向一致，使样条边缘平滑无缺口(防止缺陷影响测试结果)。将上述样条夹在万能拉力机上下夹具中间，样条的长轴与夹具的中心线重合，拉力机上下夹具之间的距离为铝箔的指定距离，铝箔长度方向上的指定距离为5cm，在10mm/min拉伸试验速度下，沿样条的长度方向对样条进行拉伸，直至铝箔破裂，获得铝箔长度方向上指定距离的增加量，计算铝箔长度方向的延展率。
隔膜宽度方向的延展率的测试方法与在隔膜长度方向的延展率的测试方法基本相同，唯一不同的是，样条长边的延伸方向与隔膜的宽度方向一致。
铝箔宽度方向的延展率的测试方法与铝箔长度方向的延展率的测试方法基本相同，唯一不同的是，样条长边的延伸方向与铝箔的宽度方向一致。
实施例2
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，在聚烯烃多孔隔膜基材的两个功能表面采用凹版涂覆设置氧化铝陶瓷层，分别在氧化铝陶瓷层远离聚烯烃多孔隔膜基材的功能表面采用凹版涂覆设置PVDF胶层，得到隔膜。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率与实施例1相同。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例3
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，将氧化铝与PVDF进行混合得到混合浆料，分别将混合浆料采用凹版涂覆设置在聚烯烃多孔隔膜基材的两个功能表面，得到涂覆层以及隔膜；
其中，涂覆层的厚度为4μm；氧化铝与PVDF的质量比为9：1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率与实施例1相同。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例4
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，使得隔膜长度方向的延展率为96％，隔膜宽度方向的延展率为100％。
本实施例中，铝箔长度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率与实施例1相同。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为48:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为50:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例5
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为7μm，隔膜在宽度方向上的延展率为178％。
本实施例中，铝箔长度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率与实施例1相同。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比与实施例1相同，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为89:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例6
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了孔隙率和透气值不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为39％，聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为105sec/100cc。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率与实施例1相同。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例7
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为210％，隔膜在宽度方向上的延展率为210％。
步骤2中，采用了不同于实施例1中的铝箔，其中，铝箔在长度方向上的延展率为1.5％，铝箔在宽度方向上的延展率为1.5％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为140:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为140:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例8
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为100％，隔膜在宽度方向上的延展率为100％。
步骤2中，采用了不同于实施例1中的铝箔，其中，铝箔在长度方向上的延展率为1.5％，铝箔在宽度方向上的延展率为1.5％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为66.7:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为66.7:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例9
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为220％，隔膜在宽度方向上的延展率为220％。
步骤2中，采用了不同于实施例1中的铝箔，其中，铝箔在长度方向上的延展率为0.5％，铝箔在宽度方向上的延展率为0.5％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为440:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为440:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例10
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为200％，隔膜在宽度方向上的延展率为200％。
步骤2中，采用了不同于实施例1中的铝箔，其中，铝箔在长度方向上的延展率为10％，铝箔在宽度方向上的延展率为10％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为20:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为20:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例11
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为60％，隔膜在宽度方向上的延展率为60％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为30:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为30:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例12
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为140％，隔膜在宽度方向上的延展率为140％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为70:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为70:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例13
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为180％，隔膜在宽度方向上的延展率为180％。
步骤2中，采用了不同于实施例1中的铝箔，其中，铝箔在长度方向上的延展率为0.5％，铝箔在宽度方向上的延展率为0.5％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为360:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为360:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
实施例14
本实施例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了延展率不同于实施例1中的聚烯烃多孔隔膜基材，其中，聚烯烃多孔隔膜在长度方向上的延展率为180％，隔膜在宽度方向上的延展率为180％。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为90:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为90:1。
本实施例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
对比例1
本对比例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了不同于实施例1的聚烯烃多孔隔膜基材，使隔膜长度方向的延展率为54％，隔膜宽度方向的延展率为54％；
步骤2中，采用了不同于实施例1的铝箔，铝箔长度方向的延展率为3％，铝箔宽度方向的延展率为3％。
本对比例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为18:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为18:1。
本对比例中，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
对比例2
本对比例的锂离子电池的制备步骤与实施例1的锂离子电池的制备步骤的不同之处在于：
步骤1中，采用了不同于实施例1的聚烯烃多孔隔膜基材，使隔膜长度方向的延展率为85％，隔膜宽度方向的延展率为90％；
步骤2中，采用了不同于实施例1的铝箔，铝箔长度方向的延展率为5％，铝箔宽度方向的延展率为5％。
本对比例中，隔膜长度方向的延展率与铝箔长度方向的延展率之比为17:1，隔膜宽度方向的延展率与铝箔宽度方向的延展率之比为18:1。
本对比例中，在隔膜的上，隔膜长度方向的延展率、铝箔长度方向的延展率、隔膜宽度方向的延展率以及铝箔宽度方向的延展率的测试方法与实施例1相同。
针刺性能测试
对实施例和对比例中的锂离子电池按标准充放电模式进行充电，充满电后对锂离子电池进行针刺测试，使用直径为3mm的钢针，将锂离子电池至于水平面，钢针以150mm/s的速度穿过锂离子电池中心位置，并留在锂离子电池内保持10min，若锂离子电池不起火、不爆炸则认为通过测试。每个实施例和对比例的锂离子电池各测试100只，计算针刺通过率，测试结果见表1。
图3为锂离子电池针刺测试的示意图。如图3所示，对锂离子电池进行针刺测试时，钢针依次通过负极活性层1、负极集流体4、负极活性层1、隔膜3、正极活性层5和正极集流体2，若锂离子电池发生短路，锂离子电池的内部电流温度会升高，进而会引起锂离子电池起火，说明锂离子电池的针刺测试结果为不通过。
表1
项目 针刺通过率/％
实施例1 96/100
实施例2 100/100
实施例3 92/100
实施例4 79/100
实施例5 100/100
实施例6 94/100
实施例7 100/100
实施例8 86/100
实施例9 100/100
实施例10 50/100
实施例11 60/100
实施例12 90/100
实施例13 100/100
实施例14 98/100
对比例1 25/100
对比例2 29/100
从表1可以看出，本发明的电极组件用于锂离子电池中，可以提高锂离子电池的安全性能。证明通过匹配电极组件中隔膜的延展率与正极集流体的延展率，在针刺测试时，能够减少正极与负极短路点的产生，有效减少因短路而产生的热量，从而实现电池安全性能的提升。
进一步地，从实施例1-3、5-7、12-14可以看出，当隔膜长度方向的延展率与正极集流体长度方向的延展率之比为(70-440)：1；隔膜宽度方向的延展率与正极集流体宽度方向的延展率之比为(70-440)：1时，锂离子电池具有更好的安全性能，针刺通过率大于等于90％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种电极组件，其特征在于，包括正极片、负极片和隔膜，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间；
所述正极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体至少一个功能表面的正极活性层；
所述隔膜长度方向的延展率与所述正极集流体长度方向的延展率之比为(20-440)：1；
所述隔膜宽度方向的延展率与所述正极集流体宽度方向的延展率之比为(20-440)：1；
所述正极集流体长度方向的延展率为0.5-10％；所述正极集流体宽度方向的延展率为0.5-10％；和/或，
所述隔膜长度方向的延展率为60-220％；所述隔膜宽度方向的延展率为60-220％。
2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述隔膜长度方向的延展率与所述正极集流体长度方向的延展率之比为(70-440)：1；
所述隔膜宽度方向的延展率与所述正极集流体宽度方向的延展率之比为(70-440)：1。
3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述正极集流体长度方向的延展率为0.5-5％；所述正极集流体宽度方向的延展率为0.5-5％；和/或，
所述隔膜长度方向的延展率为100-220％；所述隔膜宽度方向的延展率为100-220％。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述隔膜包括聚烯烃多孔隔膜基材以及设置在所述聚烯烃多孔隔膜基材的至少一个功能表面的涂覆层。
5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的厚度为1-20μm；和/或，
所述聚烯烃多孔隔膜基材的孔隙率为20-60％。
6.根据权利要求5所述的电极组件，其特征在于，所述聚烯烃多孔隔膜基材的透气值为30-250sec/100cc。
7.根据权利要求6所述的电极组件，其特征在于，所述涂覆层的厚度为0.5-12μm。
8.根据权利要求7所述的电极组件，其特征在于，所述涂覆层包括无机颗粒与聚合物中的至少一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求1-8任一项所述的电极组件。
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