CN113826253B - 电池及电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种电池，包括电极组件和电解液，电极组件包括阳极极片、阴极极片和位于阳极极片和阴极极片之间的隔膜。电解液包括锂盐和有机溶剂，有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物，链状羧酸酯类化合物在有机溶剂中的质量占比为10％‑70％。隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，基材包括相对的第一表面和第二表面，第一涂层和第二涂层分别设置于第一表面和第二表面。第一涂层朝向阳极极片，第二涂层朝向阴极极片，第一涂层包括第一粘结剂，第二涂层包括第二粘结剂，第二粘结剂的平均粒径大于第一粘结剂的平均粒径。本申请的电池能够兼顾较高的低温循环性能以及较高的高温循环和存储性能。本申请还提供一种具有上述电池的电子装置。

Description

电池及电子装置
技术领域
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种电池和具有所述电池的电子装置。
背景技术
锂离子电池具有比能量大、工作电压高、自放电率低、体积小、重量轻等优势，在消费电子领域具有广泛的应用。随着电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对电池的性能(如循环性能)的要求越来越高。
现有技术中，锂离子电池的低温循环性能和高温循环性能通常难以兼顾，例如，为了使电池能够在低温环境下使用，通常需要优化电解液溶剂(如添加大量低粘度溶剂)，使电解液低温下的粘度降低且电导率提高，从而提高锂离子电池的低温性能，然而上述电解液体系会使得电池的高温存储和高温循环性能变差；又如，为了保证隔膜与极片的界面粘接力，抑制电池产气副反应，改善电池的高温循环及存储性能，通常会使用具有高粘结性能的隔膜，然而高粘结性能的隔膜不利于电池低温循环性能的提升。因此，同样不能最终满足实际使用中对锂离子电池的要求。
发明内容
为解决现有技术以上不足，有必要提供一种能够兼顾较高的低温循环性能以及较高的高温循环和存储性能的电池。
本申请实施方式提供了一种电池，包括电极组件和电解液，电极组件包括阳极极片、阴极极片和位于阳极极片和阴极极片之间的隔膜。电解液包括锂盐和有机溶剂，有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物，链状羧酸酯类化合物在有机溶剂中的质量占比为10％-70％。隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，基材包括相对的第一表面和第二表面，第一涂层和第二涂层分别设置于第一表面和第二表面，第一涂层朝向阳极极片，第二涂层朝向阴极极片，第一涂层包括第一粘结剂，第二涂层包括第二粘结剂，第二粘结剂的平均粒径大于第一粘结剂的平均粒径。
在本申请一些实施方式中，链状羧酸酯类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：
其中，R1选自氢原子、卤原子、羟基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳氧基，R2选自氢原子、卤原子、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基。
在本申请一些实施方式中，第一粘结剂的平均粒径为0.3μm≤D50≤3μm，第二粘结剂的平均粒径为4μm≤D50≤15μm。
在本申请一些实施方式中，第一涂层的面积重量为0.5mg/5000mm2-5mg/5000mm2，第二涂层的面积重量为2.0mg/5000mm2-10mg/5000mm2。
在本申请一些实施方式中，第一涂层的厚度为0.2μm-4μm，第二涂层的厚度为5μm-20μm。
在本申请一些实施方式中，第一粘结剂和第二粘结剂中的至少一者为核壳结构，第一粘结剂和第二粘结剂各自独立的选自偏氟乙烯、六氟丙烯、乙烯、丙烯、氯乙烯、氯丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、四偏氟乙烯、丁二烯和丙烯腈的均聚物或共聚物的至少一种。
在本申请一些实施方式中，第一涂层还含有增稠剂，第一粘结剂的质量占第一涂层总质量的88％-99.5％；增稠剂的质量占第一涂层总质量的0.5％-12％。
在本申请一些实施方式中，第一涂层还含有润湿剂，第一粘结剂的质量占第一涂层总质量的88％-92.5％；增稠剂的质量占第一涂层总质量的0.5％-2％；润湿剂的质量占第一涂层总质量的7％-10％。
在本申请一些实施方式中，第二涂层还包括第三粘结剂，第二粘结剂在第二涂层中的质量占比为85％-95％，第三粘结剂在第二涂层中的质量占比为5％-15％。
在本申请一些实施方式中，隔膜还包括陶瓷层，陶瓷层设置在基材的第一表面和第二表面的至少一者上，陶瓷层设置在基材与第一涂层和/或第二涂层之间。
本申请实施方式还提供了一种电子装置，该电子装置包括如上所述的任一种电池。
本申请的电池采用双面异质隔膜(即隔膜的基材两侧的第一涂层和第二涂层的粘结剂颗粒平均粒径不同)以及高含量链状羧酸酯电解液相结合的方式，双面异质隔膜以及高含量链状羧酸酯电解液相互影响，共同使得电池能够兼顾较高的低温循环性能以及较高的高温循环和存储性能。
附图说明
图1为本申请一实施方式提供的电池的结构示意图。
图2为图1所示的电池的内部结构示意图。
图3为本申请一实施方式提供的隔膜的结构示意图。
图4为本申请另一实施方式提供的隔膜的结构示意图。
图5为本申请又一实施方式提供的隔膜的结构示意图。
图6为本申请再一实施方式提供的隔膜的结构示意图。
图7为本申请一实施方式提供的电子装置的结构示意图。
主要元件符号说明
电极组件 10
阳极极片 11
阴极极片 12
隔膜 13
电解液 20
电池 100
电子装置 200
基材 130
第一涂层 131
第二涂层 132
陶瓷层 133
第一表面 1301
第二表面 1302
第一粘结剂 1311
第二粘结剂 1321
第三粘结剂 1322
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本申请的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本申请进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的所有的和任意的组合。
在本申请的各实施例中，为了便于描述而非限制本申请，本申请专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1和图2，本申请一实施方式提供一种电池100，包括电极组件10和电解液20，电极组件10包括阳极极片11、阴极极片12和位于阳极极片11和阴极极片12之间的隔膜13。
电解液20包括锂盐和有机溶剂，有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物，链状羧酸酯类化合物在有机溶剂中的质量占比为10％-70％。在一些实施方式中，链状羧酸酯类化合物在有机溶剂中的质量占比为20％-60％。
请一并参照图3，隔膜13包括基材130、第一涂层131和第二涂层132。基材130包括相对的第一表面1301和第二表面1302，第一涂层131和第二涂层132分别设置于第一表面1301和第二表面1302。第一涂层131朝向阳极极片11，第二涂层132朝向阴极极片12，第一涂层131包括第一粘结剂1311，第二涂层132包括第二粘结剂1321，第二粘结剂1321的平均粒径大于第一粘结剂1311的平均粒径。
本申请的电池100中采用双面异质隔膜(即隔膜13的基材130两侧的第一涂层131和第二涂层132的粘结剂颗粒平均粒径不同)以及高含量链状羧酸酯电解液相结合的方式。由于隔膜13的第一涂层131采用平均粒径较小的第一粘结剂1311，粘结性较强，可作为高粘结涂层提升与极片界面的粘结性，因此能够抑制链状羧酸酯与极片界面的产气，从而改善电池100的高温循环性能和存储性能；同时，隔膜13的第二涂层132为大颗粒聚合物涂层，卷绕后在隔膜13与极片之间可预留一定的间隙，因此可以在第二涂层132一侧形成电解液20传输通道，在注液过程中有利于电解液20浸润，改善低温下电解液20传输，进而改善极片析锂问题，因此能够在保证电池100具有较高的高温循环性能和存储性能的同时有效提高电池100的低温循环性能。另外，链状羧酸酯的低粘度和高电导率等特点也能够改善隔膜13的第一涂层131粘结性较强时容易导致第一涂层131这一侧电解液20浸润性差和传输速度低的问题，进一步提高电池100的低温循环性能。
因此，本申请中双面异质隔膜以及高含量链状羧酸酯电解液相互影响，共同使得电池100能够兼顾较高的低温循环性能以及较高的高温循环和存储性能。
在一实施方式中，链状羧酸酯类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：
其中，R1选自氢原子、卤原子、羟基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳氧基，R2选自氢原子、卤原子、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基。
在一实施方式中，链状羧酸酯类化合物选自甲酸甲酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸正丙酯、丙酸异丙酯、丙酸正丁酯、丙酸异丁酯、丙酸正戊酯、丙酸异戊酯、正丁酸乙酯、正丁酸正丙酯、异丁酸丙酯、正丁酸正戊酯、异丁酸正戊酯、正丁酸正丁酯、异丁酸异丁酯以及正戊酸正戊酯中的至少一种。
可选地，链状羧酸酯类化合物选自选自甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及丁酸乙酯中的至少一种。
在一实施方式中，第一粘结剂1311的平均粒径为0.3μm≤D50≤3μm，第一粘结剂1311的平均粒径过小，在极片与隔膜13热压过程易堵塞隔膜13微孔，导致离子通道受阻，从而导致电池100动力学性能下降，进一步地，可导致电池100循环性能，尤其是低温循环性能降低。第一粘结剂1311的平均粒径过大，会影响粘结力的发挥，导致第一涂层131未能有效抑制界面产气，因此对电池100的高温循环性能和存储性能的提升有限。在一些实施方式中，第一粘结剂1311的平均粒径为0.6μm≤D50≤0.8μm。
在一实施方式中，第二粘结剂1321的粒径为4μm≤D50≤15μm，第二粘结剂1321的平均粒径过小，则无法起到提供间隙的作用，不利于提高电池100的低温循环性能，同时过大的平均粒径也会导致粘结性能严重下降。在一些实施方式中，第二粘结剂1321的粒径为4μm≤D50≤10μm。
其中，术语“D50”是指材料在体积基准的颗粒分布中，从小粒径测起、达到体积累积50％时所对应的粒径。物理意义是粒径大于它的颗粒体积含量占总颗粒的50％，小于它的颗粒体积含量也占总颗粒的50％。
在一实施方式中，第一涂层131的面积重量为0.5mg/5000mm2-5mg/5000mm2，第一涂层131的面积重量太少，则粘结力差，难以起到提升与极片界面的粘结性、抑制界面产气的作用，因此对电池100的高温循环性能和存储性能的提升有限；第一涂层131的面积重量太大，易堵塞锂离子通道，导致电池100动力学性能下降，也会影响电池100的循环性能。在一些实施例中，第一涂层131的面积重量为1.5mg/5000mm2-2.5mg/5000mm2。
在一实施方式中，第二涂层132的面积重量为2.0mg/5000mm2-10mg/5000mm2，第二涂层132的面积重量太少，则不能起到提供界面间隙的作用，不利于提高电池100的低温循环性能；面积重量太大，则会影响电池100的能量密度。在一些实施例中，第二涂层132的面积重量为4mg/5000mm2-8mg/5000mm2。
在一实施方式中，第一涂层131的厚度为0.2μm-4μm，第二涂层132的厚度为5μm-20μm。本申请的第一涂层131的厚度较薄，有利于提升电池100的能量密度。
在一实施方式中，第一粘结剂1311为核壳结构或非核壳结构。其中，核壳结构的核的主要成分为聚合物，该聚合物可以是一种聚合性单体聚合而成的均聚物，也可以两种或两种以上聚合性单体聚合而成的共聚物，所述聚合性单体可以选自丙烯酸酯类单体、芳香族单乙烯基化合物或单羧酸或二羧酸的酸酐。在一些实施方式中，核壳结构的核选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸的均聚物或共聚物中的至少一种，这些均聚物或共聚物可以单独使用一种，也可以两种或两种以上组合使用。
核壳结构的壳也可以是一种聚合性单体的均聚物，或者是两种或两种以上聚合性单体的共聚物，所述的聚合性单体可以选自丙烯酸酯、芳香族单乙烯基化合物或腈化乙烯基化合物。在一些实施方式中，核壳结构的壳选自丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯腈和甲基丙烯腈的均聚物或共聚物中的至少一种。这些均聚物或共聚物可以单独使用一种，也可以两种或两种以上组合使用。
非核壳结构的主要成分为聚合物，该聚合物可以是一种聚合性单体聚合而成的均聚物，也可以两种或两种以上聚合性单体聚合而成的共聚物，所述聚合性单体可以选自丙烯酸酯、芳香族单乙烯基化合物或腈化乙烯基化合物。在一些实施方式中，非核壳结构可以选自丙烯酸、丙烯酸酯、丁二烯、苯乙烯、丙烯腈、乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯和丙烯的均聚物或共聚物中的至少一种。这些均聚物或共聚物可以单独使用一种，也可以两种或两种以上组合使用。
在一实施方式中，第二粘结剂1321为核壳结构或非核壳结构，第二粘结剂1321选自偏氟乙烯、六氟丙烯、乙烯、丙烯、氯乙烯、氯丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、四偏氟乙烯、丁二烯和丙烯腈的均聚物或共聚物的至少一种。这些均聚物或共聚物可以单独使用一种，也可以两种或两种以上组合使用。
在一实施方式中，第一涂层131还含有增稠剂，增稠剂的作用是增加浆料稳定性，防止浆料沉降。第一粘结剂1311的质量占第一涂层131总质量的88％-99.5％。增稠剂的质量占第一涂层131总质量的0.5％-12％。本申请对增稠剂的种类不做限定，例如可以是羧甲基纤维素钠。
进一步地，第一涂层131还含有润湿剂，润湿剂的作用是降低浆料表面能，防止涂布漏涂。第一粘结剂1311的质量占第一涂层131总质量的88％-92.5％；增稠剂的质量占第一涂层131总质量的0.5％-2％；润湿剂的质量占第一涂层131总质量的7％-10％。在一实施方式中，润湿剂可以选自二甲基硅氧烷、聚环氧乙烷、氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚、聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物和磺基丁二酸二辛基钠盐中的至少一种。
在一实施方式中，第二涂层132还包括第三粘结剂1322，第三粘结剂1322的作用是辅助粘结，将第二粘结剂1321粘结在基材130上。第二粘结剂1321在第二涂层132中的质量占比为85％-95％，第三粘结剂在第二涂层132中的质量占比为5％-15％。第三粘结剂1322的含量过低，粘结性能明显下降；而含量过高，则电池100的倍率性能会变差。在一些实施方式中，第三粘结剂1322选自丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、氯苯乙烯、氟苯乙烯、甲基苯乙烯、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、丙烯腈和丁二烯的均聚物或共聚物中的至少一种。
请同时参照图4至图6，在一实施方式中，隔膜13还包括陶瓷层133，陶瓷层133设置在基材130的第一表面1301和第二表面1302的至少一者上，陶瓷层133设置在基材130与第一涂层131和/或第二涂层132之间。陶瓷层133用于提高隔膜13的耐热性和抗穿刺能力。陶瓷层133中陶瓷种类可以是氧化铝、勃姆石、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆、二氧化锡、氢氧化镁、氧化镁、氧化锌、硫酸钡、氮化硼和氮化铝等中的一种或多种混合物。
如图4所示，陶瓷层133的数量为一个，位于第二涂层132与基材130之间。如图5所示，陶瓷层133的数量为一个，位于第一涂层131和基材130之间。如图6所示，陶瓷层133的数量还可以为两个，其中一个陶瓷层133位于第一涂层131和基材130之间，另一陶瓷层133位于第二涂层132和基材130之间。
在一些实施方式中，陶瓷层133的厚度为0.5μm～6μm。
在一些实施方式中，基材130可以选自聚乙烯(PE)膜、聚丙烯(PP)膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜中的一种或其组合。基材130可以是由一种材质的膜构成单层结构，也可以是由一种或多种材质的膜构成多层复合结构。基材130的厚度可以是3～20μm，本申请在此不做限制。
其中，本申请的电池100可以包括锂离子二次电池、锂聚合物电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等。以电池100为锂离子电池作为举例进行说明。
本申请提供的锂离子电池100采用上述隔膜13，而其它的组成部分，包括阴极极片12、阳极极片11及电解液20等。示例性地，可以将阴极活性材料(选自钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂等)、粘结剂、导电剂、溶剂等制成浆料，涂布在Al箔上，经过干燥冷压，制成电池100的阴极极片12。将阳极活性材料(选自石墨、硅、硅碳等)、粘结剂、分散剂、导电剂(选自导电炭黑、片层石墨、碳纳米管(CNT)、石墨烯等)等制成浆料，涂布在Cu箔上，经过干燥冷压，制成电池100的阳极极片11。电解液20包括有机溶剂和锂盐。锂盐可以包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂LiN(CF3SO2)2(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)(LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C2O4)2(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂LiBF2(C2O4)(LiDFOB)中的至少一种。有机溶剂中除包括链状羧酸酯类化合物之外，还可包括以下化合物中的一种或多种：碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(BL)、四氢呋喃(THF)。选择所具体举出的上述化合物中的一种或多种作为有机溶剂与链状羧酸酯类化合物共同组合使用，使得电解液20应用到锂离子电池100中后，能够进一步提升锂离子电池100电化学性能，例如倍率性能、循环性能和存储后容量保持率。
请参阅图7，本申请一实施方式还提供一种电子装置200。电子装置200包括上述电池100。其中，电子装置200可以是消费性电子产品(如移动通信装置、平板电脑、笔记本电脑等)、电动工具、无人机、储能装置、动力装置等。在一实施方式中，电子装置200为电动汽车。
以下通过具体实施例和对比例来对本申请进行说明。其中，在第一涂层与基材之间或者在第二涂层与基材之间还可以设置陶瓷层，也可在第一涂层与基材之间以及第二涂层与基材之间均设置有陶瓷层，这些实施方案同样可以实现本申请的目的。本领域技术人员应当理解，这些实施方案同样在本申请的保护范围内。
实施例1
阴极极片制备：将阴极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电炭黑(Super P)、聚偏二氟乙烯(PVDF)按照重量比97.5:1.0:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，调配成为固含量为75％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在阴极集流体铝箔的一个表面上，经过干燥、冷压、裁切程序后得到阴极极片。
阳极极片制备：将阳极活性材料石墨(Graphite)、导电炭黑(Super P)、丁苯橡胶(SBR)按照重量比96:1.5:2.5进行混合，加入去离子水(H2O)作为溶剂，调配成为固含量为70％的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆阳极集流体铜箔的一个表面上，经过干燥、冷压、裁切程序后得到阳极极片。
双面异质隔膜制备：(1)采用PE薄膜作为基材，厚度9μm。
(2)陶瓷层制备：先配置陶瓷层胶液(组分包括质量比为35：10：55的氧化铝陶瓷、丁二烯-苯乙烯聚合物和去离子水)，具体为：先将丁二烯-苯乙烯聚合物和去离子水共30kg加入容积为60L的双行星搅拌机中，在45℃下分散3个小时；再将16.1kg的氧化铝陶瓷加入到搅拌机中，在45℃下高速分散2小时；然后采用纳米研磨机进行球磨，时间为1.5小时，研磨介质为直径6μm的球形氧化锆珠，得到耐热涂层胶液。然后，采用转移涂布方式在基材的一表面涂布陶瓷层胶液，涂布速度为6m/min，涂布厚度为3μm，然后在烘箱中采用三段烘干，每段烘箱长度为3m，烘箱的设定温度为50℃、60℃、60℃，得到陶瓷层，其中陶瓷层的面积重量为0.23mg/cm2。
(3)第一涂层制备：将第一粘结剂聚丙烯酸(D50＝0.7μm)加入搅拌器中，然后加入增稠剂羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀；加入润湿剂二甲基硅氧烷，然后加入去离子水进行搅拌以调整粘度，得到第一涂层浆料，其中第一粘结剂、增稠剂和润湿剂的质量占比分别为91wt％、0.5wt％和8.5wt％；将第一涂层浆料均匀地涂覆在陶瓷层上，然后在烘箱中采用三段烘干，每段烘箱长度为3m，烘箱的设定温度为50℃、60℃、60℃，得到第一涂层，其中第一涂层面积重量为0.9mg/5000mm2；
(4)第二涂层制备：将第二粘结剂PVDF(D50＝7μm)加入搅拌器中；加入第三粘结剂丙烯腈，搅拌混合均匀；加入去离子水进行搅拌以调整粘度，得到第二涂层浆料，其中第二粘结剂和第三粘结剂的质量占比分别为90wt％和10wt％；将第二涂层浆料均匀地涂覆在基材未设有陶瓷层的另一表面，然后在烘箱中采用三段烘干，每段烘箱长度为3m，烘箱的设定温度为50℃、60℃、60℃，得到第二涂层，其中第二涂层面积重量2.5mg/5000mm2(为便于描述，以下称为双面异质隔膜一)。
电解液的制备：在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:60:10，然后向有机溶剂中加入充分干燥的锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀，得到电解液。
全电池制备：将阴极极片、隔膜和阳极极片按顺序叠好，隔膜的第一涂层与阳极极片相对，第二涂层与阴极极片相对，卷绕后得到电极组件。将电极组件置于外包装中，注入配好的电解液并封装，经过化成，脱气，切边等工艺流程得到全电池。
实施例2
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:50:20混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例3
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:40:30混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例4
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:30:40混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例5
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:20:50混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例6
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:10:60混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例7
电解液制备：未添加碳酸二乙酯(DEC)，碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:EP＝15:15:70混合，其它步骤与实施例1相同。
实施例8
双面异质隔膜制备：采用与实施例4相同的基材，同时按照和实施例4相同的方法制备陶瓷层、第一涂层浆料和第二涂层浆料后，将第二涂层浆料涂布于陶瓷层表面，将第一涂层浆料涂布于基材未设有陶瓷层的另一表面(为便于描述，以下称为双面异质隔膜二)，其它步骤与实施例4相同。
对比例1
电解液制备：未添加碳酸酯，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:PC:DEC＝15:15:70。
低粘结力隔膜制备：(1)采用与实施例1相同的基材。
(2)采用与实施例1相同的方法制备陶瓷层。
(3)低粘结力涂层制备：将粘结剂PVDF(D50＝7μm)加入搅拌器中，搅拌均匀；加入辅助粘结剂丙烯腈，继续搅拌混合均匀，最后加入去离子水以调整粘度，其中粘结剂PVDF和辅助粘结剂的质量占比分别为90wt％和10wt％；将此浆料分别均匀涂覆在陶瓷涂层和PE基材未设置陶瓷涂层的表面，然后采用三段烘干，每段烘箱长度为3m，烘箱的设定温度为50℃、60℃、60℃，得到低粘结力涂层，其中每一低粘结力涂层的面积重量为1.5mg/5000mm2。其它步骤与实施例1相同。
对比例2
高粘结力隔膜制备：(1)与实施例1相同的基材。
(2)采用与实施例1相同的方法制备陶瓷层。
(3)高粘结力涂层制备：将粘结剂聚丙烯酸(D50＝0.7μm)加入搅拌器中，搅拌均匀；加入增稠剂羧甲基纤维素钠，搅拌混合均匀；加入润湿剂二甲基硅氧烷；最后加入去离子水以调整粘度，其中粘结剂聚丙烯酸、增稠剂和润湿剂的质量占比分别为91wt％、0.5wt％和8.5wt％；将此浆料分别均匀涂覆在陶瓷涂层和PE基材未设置陶瓷涂层的表面，然后采用三段烘干，每段烘箱长度为3m，烘箱的设定温度为50℃、60℃、60℃，得到高粘结力涂层，其中每一高粘结力涂层的面积重量为0.9mg/5000mm2。其它步骤与对比例1相同。
对比例3
电解液制备：碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:DEC:EP＝15:15:64:6混合，其它步骤与实施例1相同。
对比例4
电解液制备：未添加碳酸二乙酯(DEC)，碳酸乙烯酯(EC)、聚碳酸酯(PC)和丙酸乙酯(EP)以质量比EC:PC:EP＝13:13:74混合，其它步骤与实施例1相同。
对比例5
隔膜制备：与实施例1相同。其它步骤与对比例1相同。
对比例6
隔膜制备：与对比例1相同，其它步骤与实施例4相同。
对比例7
隔膜制备：与对比例2相同，其它步骤与实施例4相同。
对实施例和对比例制得的电池分别进行隔膜粘结力测试、低温循环容量保持率、高温循环容量保持率和高温存储性能的测试，测试结果记录于表1中。
隔膜粘结力测试步骤包括：采用180°剥离测试标准测试隔膜与阳极和阴极极片的干压粘结力，将隔膜、阳极和阴极极片裁切成54.2mm×72.5mm样品，将隔膜中第一涂层与阳极复合，使用热压机热压，热压条件为在85℃和1Mpa下热压85秒，将复合好的样品裁切成15mm*54.2mm小条，按照180°剥离测试标准测试隔膜对阳极的粘结力。同理，将隔膜中第二涂层与阴极复合，使用热压机热压，热压条件为在85℃和1Mpa下热压85秒，将复合好的样品裁切成15mm*54.2mm小条，按照180°剥离测试标准测试隔膜对阴极的粘结力。
低温循环容量保持率测试步骤包括：在12℃的温度下，将电池静置30分钟，之后以0.7C倍率恒流充电至4.45V，再在4.35V下恒压充电至0.05C，并静置5分钟后，以0.5C倍率恒流放电至3.0V，此为一个充放电循环过程，此时的放电容量为电池的首次放电容量，之后分别进行500次充放电循环过程，其中，电池循环500次后的容量保持率按照下式进行计算：循环500次后的容量保持率(％)＝(第500次循环的放电容量/首次放电容量)×100％。
高温循环容量保持率测试步骤包括：在45℃的温度下，将电池静置30分钟，之后以0.7C倍率恒流充电至4.45V，再在4.35V下恒压充电至0.05C，并静置5分钟后，以0.5C倍率恒流放电至3.0V，此为一个充放电循环过程，此时的放电容量为电池的首次放电容量，之后分别进行500次充放电循环过程，然后按照同样的方法计算电池循环500次后的容量保持率。
高温存储性能测试步骤包括：化成后的电池在室温下以0.7C倍率恒流充电至4.45V，再在4.35V下恒压充电至0.05C，测试电池的厚度并记为H0；然后将电池放入80℃的恒温箱，保温8小时，测试电池的厚度并记为H1。电池高温存储8h后的厚度膨胀率(％)＝(H1-H0)/H0×100％。
表1
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由表1数据可知，对比例1采用无羧酸酯电解液和传统低粘结力隔膜制备成电池，相较于对比例1，由于对比例2采用无羧酸酯电解液和传统高粘接力隔膜，能够改善高温存储及高温循环性能，但由于电解液同样不含羧酸酯，动力学性能和低温循环性能较差。对比例5采用无羧酸酯电解液和双面异质隔膜，相较于对比例1采用低粘结力隔膜的情况，对比例5的隔膜与极片界面粘结力提高，因此具有较高的高温循环和存储性能；相较于对比例2采用传统高粘接力隔膜的情况，对比例5具有大颗粒粘结剂，因此具有较高的低温循环性能。然而，由于对比例5电解液不含羧酸酯，因此对比例5的低温循环性能相较于对比例1降低，且对比例5的高温循环及存储性能相较于对比例2降低。
实施例1-7同时采用高含量羧酸酯电解液和双面异质隔膜，相较于对比例5仅采用双面异质隔膜而未采用高含量羧酸酯电解液的情况，实施例1-7能够在保证高温循环及存储性能的同时提高低温循环性能，并随着羧酸酯含量的增加，电池低温循环性能改善越明显。实施例8采用另一种不同结构的双面异质隔膜，电池同样具有较高的低温循环以及高温循环和存储性能，说明不同结构的双面异质隔膜均对电池的低温循环以及高温循环和存储性能有积极作用。相较于对比例6采用高含量羧酸酯电解液和传统低粘结力隔膜的情况，实施例4由于引入双面异质隔膜，能够强化隔膜与极片界面，减少副反应，因此能够在保证低温循环性能的同时提高电池的高温循环及存储性能。相较于对比例7采用高含量羧酸酯电解液和传统高粘结力隔膜的情况，实施例4的隔膜由于具有大颗粒粘结剂，能够改善低温下电解液浸润和传输，因此具有较高的低温循环性能。
与此同时，相较于实施例1-7，对比例3的电解液羧酸酯含量低于10％，动力学不足，低温温循环性能恶化；对比例4的电解液羧酸酯含量高于70％，导致电解液高温下副反应加剧，因此电池的高温循环及存储性能明显恶化。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池，包括电极组件和电解液，所述电极组件包括阳极极片、阴极极片和位于所述阳极极片和所述阴极极片之间的隔膜，其特征在于，
所述电解液包括锂盐和有机溶剂，所述有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物，所述链状羧酸酯类化合物在所述有机溶剂中的质量占比为10％-70％；
所述隔膜包括基材、第一涂层和第二涂层，所述基材包括相对的第一表面和第二表面，所述第一涂层和所述第二涂层分别设置于所述第一表面和所述第二表面，所述第一涂层朝向所述阳极极片，所述第二涂层朝向所述阴极极片，所述第一涂层包括粘结剂，所述第一涂层的所述粘结剂为第一粘结剂，所述第二涂层包括第二粘结剂，所述第二粘结剂的平均粒径大于所述第一粘结剂的平均粒径，所述第二粘结剂在所述第二涂层中的质量占比为85％-95％，所述第一粘结剂的平均粒径为0.3μm≤D50≤3μm，所述第二粘结剂的平均粒径为4μm≤D50≤15μm。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述链状羧酸酯类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一种或多种：
其中，R1选自氢原子、卤原子、羟基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷氧基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳氧基，R2选自氢原子、卤原子、取代或未取代的碳原子数为1-20的烷基、取代或未取代的碳原子数为1-20的链烯基、取代或未取代的碳原子数为6-30的芳基。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一涂层的面积重量为0.5mg/5000mm2-5mg/5000mm2，所述第二涂层的面积重量为2.0mg/5000mm2-10mg/5000mm2。
4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一涂层的厚度为0.2μm-4μm，所述第二涂层的厚度为5μm-20μm。
5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂中的至少一者为核壳结构，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立的选自偏氟乙烯、六氟丙烯、乙烯、丙烯、氯乙烯、氯丙烯、丙烯酸、丙烯酸酯、苯乙烯、四偏氟乙烯、丁二烯和丙烯腈的均聚物或共聚物的至少一种。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一涂层还含有增稠剂，所述第一粘结剂的质量占所述第一涂层总质量的88％-99.5％；所述增稠剂的质量占所述第一涂层总质量的0.5％-12％。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述第一涂层还含有润湿剂，所述第一粘结剂的质量占所述第一涂层总质量的88％-92.5％；所述增稠剂的质量占所述第一涂层总质量的0.5％-2％；所述润湿剂的质量占所述第一涂层总质量的7％-10％。
8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二涂层还包括第三粘结剂，所述第三粘结剂在所述第二涂层中的质量占比为5％-15％。
9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述隔膜还包括陶瓷层，所述陶瓷层设置在所述基材的所述第一表面和所述第二表面中的至少一者上，所述陶瓷层设置在所述基材与所述第一涂层和/或所述第二涂层之间。
10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电池。
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