CN113826277B - 一种电化学装置和包含所述电化学装置的电子装置 - Google Patents
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Abstract
一种电化学装置和包含电化学装置的电子装置。电化学装置包含电极组件，电极组件包括电极极片、极耳(8)和在电极极片表面上的隔离层(3)，隔离层(3)包含至少两个不同区域，沿隔离层(3)的表面方向和厚度方向，隔离层(3)靠近极耳(8)的区域的闭孔温度高于隔离层(3)远离极耳(8)的区域的闭孔温度。电化学装置采用特殊结构的隔离层(3)从而实现区域功能化。在极片不同区域加入具有不同闭孔温度材料，当两区域温度达到各自的熔点时，发生熔融，实现同时闭孔，阻断离子通路，提高安全性。
Description
技术领域
本申请涉及一种电化学装置和包含所述电化学装置的电子装置，更具体地，本申请涉及一种无隔膜锂离子电池及包含无隔膜锂离子电池的电子装置。
背景技术
传统锂离子电池具有体积(～700Wh/L)和质量(～300Wh/kg)能量密度高、循环寿命长(～500圈)、标称电压高(>3.7V)、自放电率低(<1.2mV/hr)、体积小、重量轻等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。随着近年来电动汽车和可移动电子设备的高速发展，对电池的能量密度(>700Wh/L)、安全性、循环性能(>500圈)等相关需求越来越高，期待着综合性能全面提升的新型锂离子电池的出现。其中，无隔膜锂离子电池是其中备受瞩目的一种新型电池。
现有无隔膜技术主要通过刮涂的方法在极片表面制备聚合物材料层和(或)陶瓷材料层的方法来实现，其主要弊端如下：聚合物层的均一性较差，刮涂厚度不一致，单位面积的重量和厚度存在差异(公差超过正负3μm)；聚合物层孔隙率较低(低于30％)，会堵塞极片表面的锂离子传输通路，导致锂离子电池倍率性能严重恶化；刮涂法是采用金属或非金属的刮刀对粘稠浆料进行厚膜涂覆，在制备过程中需要使用大量溶剂，对极片表面活性物质和粘接剂产生破坏；陶瓷材料层与极片粘结力较弱，无法有效抵抗热收缩，增加阴阳极短路风险，引发安全隐患。
在实际锂离子电池中，由于锂离子电池结构设计，电池在不同区域的电流密度不同，靠近极耳的区域电流密度大，远离极耳的区域电流密度小，因此在发生热失控时，靠近极耳的区域和远离极耳的区域温升也存在较大差异。传统隔膜闭孔温度一致，导致靠近极耳的区域温升高对应隔膜出现闭孔，而远离极耳的区域温升低隔膜未闭孔，继续传导离子，电池不能及时停止充放电，增加电池安全风险。
发明内容
基于现有技术的缺陷，本申请首先提供一种电化学装置，其包含电极组件(electrodes assembly)，所述电极组件包括电极极片、极耳和在电极极片表面上的隔离层，所述隔离层包含至少两个不同区域，沿所述隔离层的表面方向和厚度方向，所述隔离层靠近所述极耳的区域的闭孔温度高于所述隔离层远离所述极耳的区域的闭孔温度。
在本申请的一些实施方案中，其中，所述隔离层靠近所述极耳的区域是指整个电极组件靠近极耳的5体积％至60体积％的区域。
在本申请的一些实施方式中，其中，所述隔离层包含低温闭孔材料，所述隔离层靠近所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点高于所述隔离层远离所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点。
在本申请的一些实施方案中，其中，所述隔离层的各个区域包含所述低温闭孔材料的纤维。
在本申请的一些实施方案中，其中，所述隔离层的各个区域包含所述低温闭孔材料的纤维和所述低温闭孔材料的颗粒。
在本申请的一些实施方案中，其中，所述隔离层的各个区域包含高熔点聚合物纤维和所述低温闭孔材料的颗粒和/或低温闭孔材料的纤维。
在本申请的一些实施方案中，其中，所述隔离层的至少一个区域还包含无机颗粒。
在本申请的一些实施方案中，其中所述低温闭孔材料包括聚苯乙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚乙烯丁醛或聚丙烯酸酯中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，其中，形成所述高熔点聚合物纤维的高熔点聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚苯醚、聚碳酸亚丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)或聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，其中所述无机颗粒包括HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、BaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiO2、勃姆石、氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸锂、锂钛磷酸盐、锂铝钛磷酸盐、锂镧钛酸盐、锂锗硫代磷酸盐、锂氮化物、SiS2玻璃、P2S5玻璃、Li2O、LiF、LiOH、Li2CO3、LiAlO2、Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2陶瓷或石榴石陶瓷中的至少一种。
在本申请的一些实施方案中，其中所述纤维包括扁带状纤维，所述扁带状纤维截面最宽处与最窄处的长度数值之比为2至100。
在本申请的一些实施方案中，其中所述隔离层还具有以下特征中的至少一者：
(a)所述隔离层的孔隙率为30％至90％；
(b)所述隔离层的孔径为30nm至5μm；
(c)所述隔离层的厚度为1μm至50μm。
本申请进一步提供一种电子装置，其包含上述任意一项技术方案所述的电化学装置。
通过本申请的电化学装置，采用隔离层的特殊结构从而实现区域功能化。在极片不同区域加入具有不同闭孔温度材料，当两区域温度达到各自的熔点时，发生熔融，实现同时闭孔，阻断离子通路，提高电化学装置的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例和现有技术的技术方案，下面对实施例和现有技术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申请的一些实施例，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他的附图。
图1为本申请的一种实施方案的电极组件的结构示意图；
图2为本申请的一种实施方案的电极组件的结构示意图；
图3为本申请的一种实施方案的电极组件的结构示意图；
图4示出了本申请的一种实施方案的电极组件的结构示意图(沿极片的表面方向)；
图5示出了本申请的另一种实施方案的电极组件的结构示意图(沿极片的表面方向)；
图6示出了本申请的一种实施方案的电极组件的结构示意图(沿极片的厚度方向)；
图7示出了本申请的另一种实施方案的电极组件的结构示意图(沿极片的厚度方向)；
图8示出了本申请的另一种实施方案的电极组件的结构示意图(沿极片的厚度方向)；
图9为本申请的一种制备隔离层的实施方案的示意图。
附图标记：
1：正极集流体；
2：正极活性材料层；
3：隔离层；
4：负极活性材料层；
5：负极集流体；
6：聚合物颗粒A；
7：聚合物颗粒B；
8：极耳；
9：纤维：
10：电纺丝装置；
11：电沉积装置；
12：稳压器。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案、及优点更加清楚明白，以下参照附图和实施例，对本申请进一步详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的电化学装置可以是使用电极和隔离层的任何电化学装置，例如锂离子电池、超级电容器等，以下以锂离子电池为例进行说明。本领域技术人员应当理解，以下说明仅为举例说明，并不限定本申请的保护范围。
本申请的一个方面提供一种电化学装置，其包含电极组件，所述电极组件包括电极极片、极耳和在电极极片表面上的隔离层，所述隔离层包含至少两个不同区域，沿所述隔离层的表面方向和厚度方向，所述隔离层靠近所述极耳的区域的闭孔温度高于所述隔离层远离所述极耳的区域的闭孔温度。
优选地，所述隔离层靠近所述极耳的区域是指整个电极组件靠近极耳的5体积％至60体积％的区域。
在一个优选的实施方案中，所述隔离层包含低温闭孔材料，所述隔离层靠近所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点高于所述隔离层远离所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点。
实现本申请的方式没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。在一种实施方案中，所述隔离层包含两个以上不同区域，在不同的区域内使用不同的低温闭孔材料直接纺丝形成隔离层，不同区域的低温闭孔材料具有不同的熔点。
在另一种实施方案中，所述隔离层的各个区域包含所述低温闭孔材料的纤维和所述低温闭孔材料的颗粒。
在另一种实施方案中，所述隔离层的各个区域包含高熔点聚合物纤维和所述低温闭孔材料的颗粒和/或低温闭孔材料的纤维。在该实施方案中，所述隔离层的各个区域中包含高熔点聚合物纤维和低温闭孔材料的颗粒，或者包含高熔点聚合物纤维和低温闭孔材料的纤维，或者包含高熔点聚合物纤维、低温闭孔材料的颗粒和低温闭孔材料的纤维。
在另一种实施方案中，所述隔离层的至少一个区域还包含无机颗粒。
在本申请中，所述低温闭孔材料的材料没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。所述低温闭孔材料用于形成低熔点纤维和低熔点颗粒。在热失控过程中，低熔点闭孔材料在较低温度下熔融，封闭隔离层的孔隙，实现低温闭孔，阻断离子传导路径，使得锂离子电池不能充放电或减少充放电，从而提高电池的安全性。所述低熔点闭孔材料的熔点通常为70℃至120℃，例如包括：聚苯乙烯(PS,polystyrene)、聚乙烯(PE,Polyethylene)、乙烯-丙烯共聚物(PEP,ethylene-propylene copolymer)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA,ethylene vinyl acetate)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS,Acrylonitrile-butadiene-styrene Copolymer)、聚乳酸(PLA,polylactic acid)、聚氯乙烯(PVC,PolyvinylChloride)、聚乙烯丁醛(PVB,Polyvinyl butyral)或聚丙烯酸酯(polyacrylate)中的至少一种。这些聚合物可以单独一种使用，也可以两种以上组合使用。在本申请隔离层的不同区域内可以使用不同熔点的聚合物或其组合。
在本申请中，所述高熔点纤维的材料没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。所述高熔点纤维通常具有较高的熔点，例如其熔点高于170℃。在热失控过程中，在低温闭孔材料熔化闭孔时，高熔点纤维不会熔融，仍然起到骨架作用，使得隔离层不会熔缩，避免由于整个隔离层的熔缩而导致短路，进一步提高了电池的安全性。高熔点纤维通常包含聚合物，优选锂离子导体材料，例如，所述聚合物包括聚偏二氟乙烯(PVDF，Poly(vinylidene fluoride))、聚酰亚胺(PI，Polyimide)、聚酰胺(PA，polyamide)、聚丙烯腈(PAN，Polyacrylonitrile)、聚乙二醇(PEG，Polyethylene glycol)、聚氧化乙烯(PEO，Polyethylene oxide)、聚苯醚(PPO，Polyphenylene oxide)、聚碳酸亚丙酯(PPC，Polypropylene carbonate)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，Polymethyl methacrylate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET，Polyethylene terephthalate)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)(PVDF-HFP，(Poly vinylidenefluoride-hexafluoro propylene))或聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)(PVDF-PCTFE，(Poly vinylidenefluoride-chlorotrifluoroethylene))中的至少一种。这些聚合物可以单独一种使用，也可以两种以上组合使用。在本申请隔离层的不同区域内可以使用相同的高熔点纤维，也可以使用不同的高熔点纤维或其组合，优选使用相同的高熔点纤维。
本申请中，所述无机颗粒的种类没有特别限制，例如可以包括HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、BaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiO2、勃姆石、氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸锂、锂钛磷酸盐、锂铝钛磷酸盐、锂镧钛酸盐、锂锗硫代磷酸盐、锂氮化物、SiS2玻璃、P2S5玻璃、Li2O、LiF、LiOH、Li2CO3、LiAlO2、Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2陶瓷或石榴石陶瓷中的至少一种。这些无机颗粒可以单独使用一种，也可以两种以上组合使用。
在电化学装置的使用中，沿所述隔离层的表面方向，极耳处的电流密集，采用上述技术方案，靠近极耳处的隔离层具有更高的闭孔温度，远离极耳处的隔离层具有较低的闭孔温度，在电化学装置发生失控时，靠近极耳处的温度更高，远离极耳处的温度稍低，靠近极耳的区域的隔离层和远离极耳的区域的隔离层可在几乎同一时间发生熔融，以封闭隔离层的空隙，减少或阻断锂离子的传导，使得电化学装置减少或停止充放电，显著提升本申请的电化学装置的安全性。
一般地，电化学装置的热滥用测试中，靠近极耳的区域，由于电流密度较大，温升较高(温度>120～130℃)，远离极耳的区域，电流密度较小，温升较低(温度>80～110℃)。常用低温闭孔隔膜闭孔温度分布均匀，热滥用测试中，优先在温升大的区域闭孔，温升小的区域隔膜仍可传导离子，存在安全风险。通过在极片表面集成具有不同闭孔温度的纺丝隔离层，在热滥用(热箱、过充、内短路、外短路、过放等)过程中，可实现几乎同时闭孔，即整个隔离层闭孔，阻断离子通路，提高电池安全性。
所述隔离层可以形成在所述活性材料层表面。活性材料层可以是正极活性材料层和/或负极活性材料层。
所述隔离层形成在所述集流体表面。集流体可以是正极集流体和/或负极集流体。例如在空白极片区内，隔离层直接形成在集流体表面。所述隔离层形成在所述极耳表面。极耳可以是正极极耳和/或负极极耳。
在本申请的一种实施方案中，所述隔离层可以形成在正极极片的一个表面上和负极极片的一个表面上，然后按照负极极片+隔离层、正极极片+隔离层的方式进行叠层，形成电极组件。
在本申请的另一种实施方案中，所述隔离层可以形成在正极极片的两个表面上，然后按照负极极片、隔离层+正极极片+隔离层的方式进行叠层，形成电极组件，其中负极极片表面上没有隔离层。
在本申请的另一种实施方案中，所述隔离层可以形成在负极极片的两个表面上，然后按照隔离层+负极极片+隔离层、正极极片的方式进行层叠，形成电极组件，其中正极极片上没有隔离层。在上述实施方案中形成的电极组件，可以继续按照上述顺序层叠，也可以直接卷绕，形成多层的电极组件。本申请对于层叠方式没有限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。
图1示出了本申请的一种实施方案的电极组件结构示意图。其中，在电极极片的一个表面上设置了隔离层。隔离层3涂覆在正极活性材料层2上，且夹设在正极活性材料层2和负极活性材料层4之间，所述正极活性材料层涂覆在正极集流体1上，所述负极活性材料层涂覆在负极集流体5上；
图2示出了本申请的一种实施方案的电极组件结构示意图，其中，在正极极片的两个表面均设置了隔离层。两个隔离层3分别涂覆于两个正极活性材料层2上，其中一个隔离层夹设于正极活性材料层2和负极活性材料层4之间，所述正极活性材料层涂覆在正极集流体1的两个表面上，所述负极活性材料层涂覆在负极集流体5的两个表面上；
图3示出了本申请的一种实施方案的电极组件结构示意图，其中，在负极极片的两个表面均设置了隔离层。两个隔离层3分别涂覆于两个负极活性材料层4上，其中一个隔离层夹设于正极活性材料层2和负极活性材料层4之间，所述正极活性材料层涂覆在正极集流体1的两个表面上，所述负极活性材料层涂覆在负极集流体5的两个表面上；
图4示出了本申请的一种实施方案，沿极片的表面方向的电极组件的结构示意图，其中，聚合物颗粒A6、聚合物颗粒B7均位于纤维9中；其中，聚合物颗粒A的熔融温度高于聚合物颗粒B的熔融温度；
图5示出了本申请的另一种实施方案，沿极片的表面方向的电极组件的结构示意图，其中，聚合物颗粒A6、聚合物颗粒B 7均位于纤维9中；其中，聚合物颗粒A的熔融温度高于聚合物颗粒B的熔融温度；
图6示出了本申请的一种实施方案，沿极片的厚度方向的电极组件的结构示意图，其中，聚合物颗粒A6、聚合物颗粒B 7均位于纤维9中；其中，聚合物颗粒A的熔融温度高于聚合物颗粒B的熔融温度，其中，极耳8位于电极极片端部。
图7示出了本申请的另一种实施方案，沿极片的厚度方向的电极组件的结构示意图，其中，聚合物颗粒A6、聚合物颗粒B 7均位于纤维9中；其中，聚合物颗粒A的熔融温度高于聚合物颗粒B的熔融温度；
图8示出了本申请的另一种实施方案，沿极片的厚度方向的电极组件的结构示意图，其中，聚合物颗粒A6、聚合物颗粒B 7均位于纤维9中；其中，聚合物颗粒A的熔融温度高于聚合物颗粒B的熔融温度，其中示出了两个极耳8。
在本申请的一些实施方案中，所述纤维(包括高熔点纤维和低熔点纤维)直径为10nm至5μm，优选范围20nm至2μm；通过使所述纤维直径在上述范围内，可以使隔离层具有合适的孔隙率，提高隔离层的保液能力，同时保证隔离层具有合适的强度，与分布在隔离层中的聚合物颗粒一起提高隔离层的强度，防止隔离层被正负极活性材料颗粒刺穿。
在本申请的一些实施方案中，所述低熔点颗粒的平均粒径D50为10nm至5μm，优选范围30nm至3μm。使低熔点颗粒的平均粒径在上述范围内，可以更好地减少或消除隔离层中的大孔，减少自放电现象。此外，在上述范围内，可以在锂离子电池热失控情况下，更好地封闭隔离层中的孔隙，阻断离子传导路径，防止起火爆炸。
在本申请的隔离层中，以低熔点纤维和高熔点纤维的总体积为基准，所述低熔点纤维的比例为0体积％至100体积％，优选10体积％至90体积％。
在本申请中，无机颗粒的粒径为20nm至5μm，优选范围50nm至2μm。
在本申请的隔离层中，以无机颗粒和低熔点颗粒的总体积为基准，所述低熔点颗粒的比例为0体积％至100体积％，优选为30体积％至85体积％。
在本申请的隔离层中，无机颗粒和低熔点颗粒的体积之和占隔离层固体物质总体积的0％至80％，优选30％至60％。其中，所述隔离层固体物质总体积不包含隔离层中的孔隙的体积。
在本申请的一些实施方案中，所述隔离层的平均孔径范围为30nm至5μm，优选范围30nm至2μm；
在本申请的一些实施方案中，所述隔离层的孔隙率范围为30％至90％，优选范围为35％至70％；
在本申请的一些实施方案中，所述隔离层的厚度范围为1μm至50μm，优选范围3μm至15μm，通常所述隔离层的厚度不大于现有技术隔膜的厚度。
在本申请的一些实施方案中，其中所述纤维包括扁带状纤维，所述扁带状纤维截面最宽处与最窄处的长度数值之比为2至100之间，优选5至20。
在本申请的实施方案中，正极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，所述正极极片通常包含正极集流体和正极活性材料。其中，所述正极集流体没有特别限制，可以为本领域公知的任何正极集流体，例如铜箔、铝箔、铝合金箔或复合集流体等。所述正极活性材料没有特别限制，可以为现有技术的任何正极活性材料，所述活性物质包括NCM811、NCM622、NCM523、NCM111、NCA、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂中的至少一种。
任选地，所述正极极片还可以包含导电层，所述导电层位于正极集流体和正极活性材料之间。所述导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。例如，所述导电层包括导电剂和粘接剂的组成。
在本申请的实施方案中，负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，所述负极极片通常包含负极集流体和负极活性材料。其中，所述负极集流体没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极集流体，例如铜箔、铜合金箔或复合集流体等。所述负极活性材料没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极活性材料。例如，可以包括石墨、硅或硅碳等中的至少一种。
任选地，所述负极极片还可以包含导电层，所述导电层位于负极集流体和负极活性材料之间。所述导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。例如，所述导电层包括导电剂和粘接剂的组成。
上述所述导电剂没有特别限制，可以使用本领域公知的任何导电剂，只要能实现本申请目的即可。例如，导电剂可以包括导电炭黑(Super P)、碳纳米管(CNTs)、碳纤维或石墨烯等中的至少一种。例如，导电剂可选用导电炭黑(Super P)。上述所述粘接剂没有特别限制，可以使用本领域公知的任何粘接剂，只要能实现本申请目的即可。例如，粘接剂可以包括丁苯橡胶(SBR)、聚乙烯醇(PVA)、聚四氟乙烯(PTFE)或羧甲基纤维素钠(Na-CMC)等中的至少一种。例如，粘接剂可选用丁苯橡胶(SBR)。
锂离子电池的电解液没有特别限制，可以使用本领域公知的任何电解液，所述可以是凝胶态、固态或液态中的任一种。例如，所述液态电解液包括锂盐和非水溶剂。
所述锂盐没有特别限制，可以使用本领域公知的任何锂盐，只要能实现本申请的目的即可。例如，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3或LiPO2F2等中的至少一种。例如，锂盐可选用LiPF6。
所述非水溶剂没有特别限定，只要能实现本申请的目的即可。例如，非水溶剂可以包括碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、腈化合物或其它有机溶剂等中的至少一种。
例如，碳酸酯化合物可以包括碳酸二乙酯(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)、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)、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-甲基亚乙酯或碳酸三氟甲基亚乙酯等中的至少一种。
本申请对上述电化学装置的制备方法不做特别限制，可以采用本领域任意的制备方法。例如，在活性材料层、集流体或极耳的表面上沉积纤维、聚合物颗粒和/或无机颗粒，形成包含纤维和填充在纤维中的聚合物颗粒和/或无机颗粒。
沉积纤维、聚合物颗粒和/或无机颗粒的方法没有特别限制，可以采用本领域公知的沉积方法进行，例如，所述隔离层中的纤维可以通过电纺丝、气纺丝或离心纺丝制备而成，所述聚合物颗粒和/或无机颗粒通过电沉积法制备而成。沉积纤维和聚合物颗粒、无机颗粒的顺序没有特别限制，只要能够形成本申请的隔离层即可。例如，所述纤维、聚合物颗粒和/或无机颗粒可以同时沉积或者交替沉积。
所述纤维可以用本领域已知的任何纺丝设备实施，没有特别限制，只要能实现本申请目的即可，可以使用本领域已知的任何纺丝设备，例如电纺丝设备可以为永康乐业Elite系列等；气纺丝设备可以为南京捷纳思新材料的气喷纺丝机等；离心纺丝设备可以为四川致研科技的离心纺丝机等。所述电沉积法可以用本领域已知的任何设备实施，没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如可以使用法国萨麦斯的静电喷涂设备。
图9为本申请的一种制备隔离层的实施方案的示意图，其中，电纺丝装置10和电沉积装置11分别将纤维和聚合物颗粒沉积在电极表面上；电纺丝装置10和电沉积装置11均连接在稳压器12上。
本申请还提供一种电子装置，其包含根据本申请的电化学装置。
本申请中所用的术语一般为本领域技术人员常用的术语，如果与常用术语不一致，以本申请中的术语为准。
聚合物颗粒的平均粒径：用体积基准的D50表示，即粒径在D50以下的聚合物颗粒占全部颗粒体积的50％。
无机颗粒的平均粒径：用体积基准的D50表示，即粒径在D50以下的无机颗粒占全部颗粒体积的50％。
测试方法：
隔离层闭孔温度测试方法：
将含单面活性物质的正极集流体+隔离层+含单面活性物质的负极集流体样品用电解液浸润，其中，所述活性物质与隔离层相邻。将多路测温仪触头放置在隔离层处。将上述组合放置在测试夹具板上，施加10MPa的压力并连接交流阻抗测试仪，然后将其放置在50℃烘箱中，并以2℃/min升温，记录电阻达1000Ω对应的温度，该温度为隔离层的闭孔温度。
过充测试(Overcharge 04C-10V)流程：
先将测试锂离子电池放电至最低截至电压，静止60min，再以04C的倍率恒流充电，以10V电压截至，再进行恒压充电3h，测试过程中监控锂离子电池表面温度。
抗穿刺强度测试：
将一片集成纤维隔离层的极片与另一片极片叠加制备电极组件，对电极组件外接200V高电压，施加不同压力同时测试两极片间电阻，若电阻大于2MΩ，极片间未短路，即为pass，该压力为纤维隔离层抗穿刺强度；若电阻小于2MΩ，极片间短路，即为fail。
锂离子电池自放电速率测试方法：
将锂离子电池以0.5C放电至3.0V，静置5min。然后将锂离子电池以0.5C恒定电流充电3.85V，然后以3.85V恒定电压充电至电流为0.05C，在在25℃±3℃的环境中静置两天，测试并记录此时电压为OCV1。接着，将锂离子电池继续在室温下静置两天，测试并记录此时电压为OCV2，则K值通过如下公式可得：K(mV/h)＝(OCV2-OCV1)/48h*1000。
隔离层孔隙率ε测试方法：
隔离层孔隙率ε通过所测隔离层的重量M隔离层和体积V隔离层，各组分占隔离层重量的质量分数w纤维基材和w聚合物颗粒，以及各组分的密度ρ纤维基材和ρ聚合物颗粒换算而得，ε＝(V隔离层-V纤维基材-V聚合物颗粒)/V隔离层*100％，其中V纤维基材＝M隔离层*w纤维基材/ρ纤维基材，V聚合物颗粒＝M隔离层*w聚合物颗粒/ρ聚合物颗粒
实施例
制备例1：
将负极活性材料石墨(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0.7的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为8μm的负极集流体铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，得到涂层厚度为110μm的单面涂布负极活性材料的负极极片。在该负极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂布负极活性材料的负极极片。然后，将极片裁切成76mm×875mm的规格待用。
制备例2：正极极片的制备
将正极活性材料钴酸锂(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0.75的浆料，并搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为10μm的正极集流体铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，得到涂层厚度为89μm的正极极片。在正极集流体铝箔的另一个表面上，重复以上步骤，得到双面涂布完成的正极极片。涂布完成后，将极片裁切成(74mm×867mm)的规格待用。
制备例3：电解液的制备
在干燥氩气气氛中，首先将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:EMC:DEC＝30:50:20混合，然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀，得到锂盐的浓度为1.15M的电解液。
以下实施例举例说明根据本申请的隔离层的制备。这些实施例以正极极片为例进行说明，并且在正极极片的两个表面上沉积隔离层。应当理解，所述隔离层也可以沉积在负极极片的两个表面上，或者在正极极片的一个表面上和负极极片的一个表面上分别沉积一层隔离层，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
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳的区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚苯乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳的区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳的区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为90℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高3℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例2
除了通过调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得靠近极耳区域的闭孔温度高于远离极耳区域的闭孔温度10℃，其余与实施例1相同。
实施例3
除了将聚苯乙烯(PS)替换为PEP(乙烯-丙烯共聚物)、且通过调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得靠近极耳区域的闭孔温度高于远离极耳区域的闭孔温度40℃以外，其余与实施例1相同。
实施例4
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备聚苯乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚苯乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制聚乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例5
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为10:90。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚苯乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为10:90。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高3℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例6
除在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为40:60，以及在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层中PVDF纤维与聚乙烯的体积比为40:60以外，其余与实施例5相同。
实施例7
除在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为100:0，以及在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层中PVDF纤维与聚乙烯的体积比为100:0以外，其余与实施例5相同。
实施例8
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将Al2O3颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将Al2O3颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例9
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将体积比70:30的Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将体积比70:30的Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚苯乙烯颗粒的体积比为70:30。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚乙烯颗粒的体积比为70:30。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃.，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例10
除悬浊液B1中Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒的体积比为70:30，以及悬浊液B2中Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯颗粒的体积比为70:30以外，其余与实施例9相同。
实施例11
除悬浊液B1中Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒的体积比为50:50，以及悬浊液B2中Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯颗粒的体积比为50:50以外，其余与实施例9相同。
实施例12
除悬浊液B1中Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒的体积比为100:0，以及悬浊液B2中Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯颗粒的体积比为100:0以外，其余与实施例9相同。
实施例13
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层以形成隔离层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为20:80。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层以形成隔离层，纤维的直径为300nm；在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为20:80。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃.，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例14
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将体积比30:70的Al2O3和低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF和聚苯乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。该纤维混纺层中PVDF纤维与聚苯乙烯纤维的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚苯乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的30％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF和聚乙烯的混纺纤维层，纤维的直径为300nm。在该混纺层中，PVDF纤维与聚乙烯的体积比为20:80。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒+聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层，其中Al2O3颗粒与聚乙烯颗粒的体积比为30:70。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的30％。所述颗粒材料包括无机颗粒和低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例15
除在远离极耳区域以及靠近极耳区域，隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的50％以外，其余与实施例14相同。
实施例16
除在远离极耳区域以及靠近极耳区域，隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的80％以外，其余与实施例14相同。
实施例17
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备聚苯乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制聚乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例18
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备聚苯乙烯纤维层，纤维的直径为300nm，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制聚乙烯纤维层，纤维的直径为300nm，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例19
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A2。
将低熔点聚合物聚乙烯分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A3。
将Al2O3颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将Al2O3颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1和A2作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备聚苯乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1和A3作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制聚乙烯纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将Al2O3颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括无机颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1、A2和A3，以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
实施例20
将PVDF分散在DMF/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为25％的溶液A1。
将低熔点聚合物聚苯乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B1。
将低熔点聚合物聚乙烯颗粒分散在NMP/丙酮(7:3)溶剂中，并搅拌均匀至浆料粘度稳定，得到质量分数为40％的悬浊液B2。
在制备例2的正极极片的一个表面上，利用溶液A1作为原料通过电纺丝的方法，在远离极耳区域制备PVDF纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B1作为原料，利用电喷涂的方法将聚苯乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括低熔点聚合物颗粒。
在靠近极耳区域，利用溶液A1作为原料通过电纺丝的方法，在靠近极耳区域制备PVDF纤维层，纤维的直径为300nm。在纺丝的同时，利用悬浊液B2作为原料，利用电喷涂的方法将聚乙烯颗粒制备到纤维层中，形成隔离层。隔离层厚度为10μm，隔离层平均孔径为100nm，孔隙率为50％。隔离层中颗粒材料的填充比为全部固体体积的60％。所述颗粒材料包括低熔点聚合物颗粒。
其中，所使用的远离极耳区域的低温闭孔材料聚苯乙烯的熔点为85℃，靠近极耳区域的低温闭孔材料聚乙烯的熔点为120℃。调整溶液A1以及悬浊液B1、B2之间的比例，使得在整个隔离层中，靠近极耳区域的闭孔温度比远离极耳区域的闭孔温度高10℃。
然后在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，并在40℃条件下真空烘干去除DMF等分散剂，即可得到双面涂布完成的正极极片。
锂离子电池的制备
将以上制备例1中制备的负极极片和各实施例中制备的带有隔离层的正极极片相对叠好并卷绕成电极组件。卷绕结构收尾处、极耳处，阴极头部区域贴胶后，置入铝塑膜中，经顶侧封、注入制备例3的电解液、封装后，最终得到锂离子电池。
对比例1
将制备例1中的负极极片和制备例2中的正极极片相对叠好并卷绕成电极组件，正负极中间使用厚度为15μm聚乙烯(PE)作为隔离膜。卷绕结构收尾处、极耳处，阴极头部区域贴胶后，置入铝塑膜中，经顶侧封、注入制备例3的电解液、封装后，最终得到锂离子电池。
其中，所述隔离膜的孔隙率为38％，平均孔径为100nm。
对比例2
与对比例1相比，区别在于：
将制备例1中的负极极片和制备例2中的正极极片相对并叠好卷绕成电极组件，正负极中间使用厚度为15μm的表面涂覆陶瓷涂层的聚乙烯(PE)作为隔离膜。卷绕结构收尾处、极耳处，阴极头部区域贴胶后，置入铝塑膜中，经顶侧封、注入制备例3的电解液、封装后，最终得到锂离子电池。
其中，所述隔离膜的孔隙率为35％，平均孔径为100nm；所述陶瓷涂层由粒径为300nm的陶瓷颗粒混合聚合物颗粒以形成，所述陶瓷颗粒占所述陶瓷涂层总体积的60％。
对比例3
与对比例1相比，区别在于：
将制备例1中的负极极片和制备例2中的正极极片相对并叠好卷绕成电极组件，正负极中间使用厚度为15μm的无纺布作为隔离膜。卷绕结构收尾处、极耳处，阴极头部区域贴胶后，置入铝塑膜中，经顶侧封、注入制备例3的电解液、封装后，最终得到锂离子电池。
其中，所述无纺布的孔隙率为60％，平均孔径为500nm。
实施例1-20、对比例1-3的数据以及测试结果见表1。
从表1可以看出，本申请所提供的电化学装置因其设置了特殊的隔离层，将纺丝层直接在极片表面集成，可在整个极片实现差异化设计，从而实现区域功能化。在隔离层的不同区域加入具有不同的低温闭孔材料，靠近极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点高于远离极耳的区域中的低温闭孔材料，使得不同区域的隔离层具有不同的闭孔温度。在热失控过程中，靠近极耳的区域中温升高，远离极耳的区域温升小，因此不同闭孔温度的隔离层可以实现同时闭孔，阻断离子通路，提高电池安全性。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电化学装置，其包含电极组件，所述电极组件包括电极极片、极耳和在电极极片表面上的隔离层，所述隔离层包含至少两个不同区域，沿所述隔离层的表面方向和厚度方向，所述隔离层靠近所述极耳的区域的闭孔温度高于所述隔离层远离所述极耳的区域的闭孔温度；其中，所述隔离层包含低温闭孔材料，所述隔离层靠近所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点高于所述隔离层远离所述极耳的区域中的低温闭孔材料的熔点；所述低温闭孔材料包括聚苯乙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、聚乙烯丁醛或聚丙烯酸酯中的至少一种；当两区域温度达到各自的熔点时，发生熔融，实现同时闭孔。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔离层靠近所述极耳的区域是指整个电极组件靠近极耳的5体积%至60体积%的区域。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔离层的各个区域包含所述低温闭孔材料的纤维。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔离层的各个区域包含所述低温闭孔材料的纤维和所述低温闭孔材料的颗粒。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔离层的各个区域包含高熔点聚合物纤维和所述低温闭孔材料的颗粒和/或低温闭孔材料的纤维；形成所述高熔点聚合物纤维的高熔点聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯腈、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚苯醚、聚碳酸亚丙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）或聚（偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯）中的至少一种。
6.根据权利要求3-5的任一项所述的电化学装置，其中，所述隔离层的至少一个区域还包含无机颗粒。
7.根据权利要求6所述的电化学装置，其中所述无机颗粒包括HfO2、SrTiO3、SnO2、CeO2、MgO、NiO、CaO、BaO、ZnO、ZrO2、Y2O3、Al2O3、TiO2、SiO2、勃姆石、氢氧化镁、氢氧化铝、磷酸锂、锂钛磷酸盐、锂铝钛磷酸盐、锂镧钛酸盐、锂锗硫代磷酸盐、锂氮化物、SiS2玻璃、P2S5玻璃、Li2O、LiF、LiOH、Li2CO3、LiAlO2、Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5-TiO2-GeO2陶瓷或石榴石陶瓷中的至少一种。
8.根据权利要求3-5的任一项所述的电化学装置，其中所述纤维包括扁带状纤维，所述扁带状纤维截面最宽处与最窄处的长度数值之比为2至100。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其中所述隔离层还具有以下特征中的至少一者：
（a）所述隔离层的孔隙率为30至90%；
（b）所述隔离层的孔径为30nm至5μm；
（c）所述隔离层的厚度为1至50μm。
10.一种电子装置，其包含权利要求1-9中任一项所述的电化学装置。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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