CN114335692B

CN114335692B - 一种电化学装置及电子装置

Info

Publication number: CN114335692B
Application number: CN202210218152.3A
Authority: CN
Inventors: 胡克文; 陈军
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2022-03-08
Filing date: 2022-03-08
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2042-03-08
Also published as: CN114335692A

Abstract

本申请提供了一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括电极组件；电极组件包括正极极片、隔离膜和负极极片，隔离膜设置于正极极片和负极极片之间；正极极片包含正极集流体，负极极片包含负极集流体；正极集流体收尾圈面向卷绕中心内侧设置第一空箔区，在第一空箔区上设置电阻层，在第一空箔区对应的收尾圈负极极片上设置热收缩胶纸，热收缩胶纸面积占第一空箔区面积的5%至60%；隔离膜上设置有缺口区，缺口区与热收缩胶纸重合，使热收缩胶纸与电阻层直接接触。当电化学装置的温度高于85℃时，通过热收缩胶纸受热收缩，使得负极极片与电阻层发生接触放电，降低电化学装置的荷电状态，从而提高电化学装置的安全性能。

Description

一种电化学装置及电子装置

技术领域

本申请涉及电化学领域，特别是涉及一种电化学装置及电子装置。

背景技术

锂离子电池具有储能密度大、开路电压高、自放电率低、循环寿命长、安全性好等优点，广泛应用于便携式电能储存、电子设备、电动汽车等各个领域。在锂离子电池飞速发展的过程中，用户对锂离子电池的综合性能提出了更高的要求。

热失控是锂离子电池最为严重的安全问题之一，热失控会导致锂离子电池发生起火、爆炸，严重威胁使用者的生命和财产安全。因此，如何避免热失控，提高锂离子电池的安全性能成为亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于提供一种电化学装置及电子装置，以提高锂离子电池的安全性能。具体技术方案如下：

本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括电极组件；所述电极组件包括正极极片、隔离膜和负极极片，所述隔离膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间；所述正极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述负极极片包含负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层；其中，所述正极集流体收尾圈面向卷绕中心的内侧设置第一空箔区，在所述第一空箔区上设置电阻层，在所述第一空箔区对应的收尾圈负极极片上设置热收缩胶纸，所述热收缩胶纸的面积占所述第一空箔区面积的5%至60%；所述隔离膜上设置有缺口区，所述缺口区与所述热收缩胶纸重合，使所述热收缩胶纸与所述电阻层直接接触。当电化学装置发热导致温度升高时，通过热收缩胶纸遇热收缩，使得负极极片与电阻层直接接触，实现接触放电，降低电化学装置的荷电状态，从而提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，所述电阻层的成分包括50wt%至80wt%的无机粒子、10wt%至30wt%的粘结剂、5wt%至10wt%的分散剂和5wt%至10wt%的导电剂。电阻层的成分在上述范围内，均有利于提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，所述无机粒子包括氧化铝、勃姆石或二氧化钛中的至少一种；所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、氟化橡胶、聚乙烯醇或聚丙烯酸钠中的至少一种；所述分散剂包括羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂中的至少一种；所述导电剂包括石墨、导电碳黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。通过选择上述材料，得到的电阻层具有合适的电阻值，从而有利于接触放电的实现，进而改善电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，所述电阻层的电阻值为0.1Ω至5Ω。通过调控电阻层的电阻值在上述范围内，有利于接触放电，从而提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，所述热收缩胶纸包括热收缩层和粘性层；所述热收缩层包括由PP/PE/PP组成的三层结构，所述粘性层设置于热收缩层面向负极极片的一侧。热收缩层是三层共挤聚烯烃热收缩膜，通过三台挤出机塑化挤出，再经模头成型、膜泡吹胀等特殊工艺加工而成的。PP/PE/PP三层结构具有增加挺度（或称抗挠刚度）、保留PE层的拉伸应力的优点。其中，PE层在85℃至135℃范围内应力变形收缩，带动热收缩胶纸整体收缩。PP层起到隔热作用，保证85℃以下热收缩胶纸不收缩变形。

在本申请的一些实施方案中，所述PE层包括线性低密度聚乙烯，所述PP层包括聚丙烯，所述线性低密度聚乙烯的重均分子量为100 000至200 000，所述聚丙烯的重均分子量为100 000至400 000。所述线性低密度聚乙烯韧性好，热收缩性高；所述聚丙烯表面光泽度高，抗撕裂强度大。

在本申请的一些实施方案中，所述粘性层包括粘结剂和发泡剂；所述粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚氨基甲酸酯中的至少一种；所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼或偶氮二异丁腈中的至少一种；基于所述粘性层的总质量，所述粘结剂的含量为70wt%至95wt%，所述发泡剂的含量为5wt%至30wt%。发泡剂分散在粘结剂中组成粘性层，热收缩胶纸通过粘结剂作用粘结在负极极片上，通过选择上述粘结剂中的至少一种，使热收缩胶纸和负极极片之间的粘结力能够满足本申请的要求，通过选择上述发泡剂中的至少一种，使热收缩胶纸可以在发泡剂的应力作用下进一步发生卷曲，产生气体冲开顶封，避免电池爆炸，改善电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，所述热收缩胶纸厚度为15μm至40μm，所述热收缩层的厚度为10μm至30μm，所述粘性层厚度为5μm至10μm。通过调控热收缩胶纸、热收缩层和粘性层的厚度在上述范围内，在改善电化学装置安全性能的同时，也不会影响电化学装置的其它性能。

在本申请的一些实施方案中，所述热收缩胶纸满足以下条件1)至3)中的至少一者：1）所述热收缩胶纸在85℃至135℃在纵向和横向均收缩，收缩率为10%至90%；2）所述热收缩胶纸在85℃电解液中浸泡4h后的粘结力为0.01N/mm至0.2N/mm；3）所述热收缩胶纸在85℃、压力1MPa至2MPa的条件下热压1h后的单边最大溢胶宽度≤1.5mm。所述热收缩胶纸满足上述特征中的任一者，均有利于提高电化学装置的安全性能。

本申请第二方面提供了一种电子装置，其包含本申请第一方面提供的电化学装置。本申请提供的电化学装置具有良好的安全性能，从而本申请提供的电子装置具有良好的安全性能。

本申请提供一种电化学装置及电子装置，在85℃至135℃范围内，热收缩胶纸遇热分子取向应力释放，分子链收缩，体积不变面积减小，厚度增加，热收缩胶纸收缩，达成接触放电，降低电化学装置的荷电状态，在110℃至130℃范围内，热收缩胶纸粘性层中发泡剂的应力作用促使热收缩胶纸进一步发生卷曲，并产生气体冲开顶封，避免电池爆炸，从而提高电化学装置的安全性能。

当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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实施例。

图1为本申请一种实施方案中的电化学装置沿自身厚度方向的剖面结构示意图；

图2为本申请一种实施方案中的热收缩胶纸沿自身厚度方向的剖面结构示意图。

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。

需要说明的是，本申请的具体实施方案中，以锂离子电池作为电化学装置的例子来解释本申请，但是本申请的电化学装置并不仅限于锂离子电池。

本申请的第一方面提供了一种电化学装置，电化学装置包括电极组件10，如图1所示，电极组件10包括正极极片11、隔离膜12和负极极片13，隔离膜12设置于正极极片11和负极极片13之间；正极极片11包含正极集流体111和设置于正极集流体111至少一个表面上的正极活性材料层112，负极极片13包含负极集流体131和设置于负极集流体131至少一个表面上的负极活性材料层132；其中，正极集流体111收尾圈面向卷绕中心的内侧设置第一空箔区，在第一空箔区上设置电阻层20，在第一空箔区对应的收尾圈负极极片133上设置热收缩胶纸30，热收缩胶纸30的面积占第一空箔区面积的5%至60%；所述隔离膜12上设置有缺口区（未图示），所述缺口区与所述热收缩胶纸30重合，使热收缩胶纸30与电阻层20直接接触。

可以理解的是，空箔区是指在集流体表面未设置活性材料层的区域。在正极集流体表面设置正极活性材料层时，需预留第一空箔区不设置正极活性材料层而设置电阻层，或者在设置正极活性材料层后去除正极活性材料层获得第一空箔区，然后在第一空箔区上设置电阻层。可以理解的是，电阻层完全覆盖第一空箔区。热收缩胶纸贴在第一空箔区对应区域的负极极片上，热收缩胶纸的面积占第一空箔区面积的5%至60%。热收缩胶纸设置的位置可以根据实际情况在上述指定的负极极片上选择，确认设置位置后，去除热收缩胶纸和电阻层之间的隔离膜，所述缺口区即指上述去除隔离膜的区域。发明人发现，缺口区与热收缩胶纸完全重合且缺口区尺寸等于热收缩胶纸尺寸（而不是电阻层尺寸），可以有效控制电化学装置电荷量降低的速率，保证及时散热，有利于提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，电阻层的成分包括50wt%至80wt%的无机粒子、10wt%至30wt%的粘结剂、5wt%至10wt%的分散剂和5wt%至10wt%的导电剂。电阻层的成分在上述范围内，均有利于提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，无机粒子包括氧化铝、勃姆石或二氧化钛中的至少一种；粘结剂包括聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠（CMC-Na）、丁苯橡胶（SBR）、丁腈橡胶、聚氨酯、氟化橡胶、聚乙烯醇或聚丙烯酸钠中的至少一种；分散剂包括羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂（CMC-Li）中的至少一种；导电剂包括石墨、导电碳黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。通过选择上述材料，得到的电阻层具有合适的电阻值，从而有利于接触放电的实现，进而改善电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，电阻层的电阻值为0.1Ω至5Ω。通过调控电阻层的电阻值在上述范围内，有利于接触放电，提高电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，如图2所示，热收缩胶纸30包括热收缩层31和粘性层32；热收缩层31包括由PP/PE/PP组成的三层结构，热收缩层31包括第一PP层311、PE层312、第二PP层313依次层叠设置，也即，沿热收缩胶纸厚度方向。粘性层32设置于热收缩层31面向负极极片的一侧。热收缩层是三层共挤聚烯烃热收缩膜，通过三台挤出机塑化挤出，再经模头成型、膜泡吹胀等特殊工艺加工而成的。PP/PE/PP三层结构具有增加挺度（或称抗挠刚度）、保留PE层的拉伸应力的优点。其中，PE层在85℃至135℃范围内应力变形收缩，带动热收缩胶纸整体收缩。PP层起到隔热作用，保证85℃以下热收缩胶纸不收缩变形。

在本申请的一些实施方案中，PE层包括线性低密度聚乙烯（LLDPE），PP层包括聚丙烯，线性低密度聚乙烯的重均分子量为100 000至200 000，聚丙烯的重均分子量为100 000至400 000。LLDPE是乙烯与6%至8%的α-烯烃（如1-丁烯-1、1-辛烯等）共聚形成在线性乙烯的主链上，带有非常短小的共聚单体支链的分子结构。密度0.918 g/cm³至0.935g/cm³，熔点110℃至125℃，熔体指数0.2g/10min至20g/10min，主链的每1000个碳原子上10个至35个短支链，具有韧性好、热收缩率高的优点；聚丙烯表面光泽度高，抗撕裂强度大。

在本申请的一些实施方案中，粘性层包括粘结剂和发泡剂；粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）或聚氨基甲酸酯中的至少一种；发泡剂包括偶氮二甲酰胺（AC）、4,4’-氧代双苯磺酰肼（OBSH）、对甲苯磺酰肼（TSH）或偶氮二异丁腈（AIBN）中的至少一种；基于粘性层的总质量，粘结剂的含量为70wt%至95wt%，发泡剂的含量为5wt%至30wt%。发泡剂分散在粘结剂中组成粘性层，热收缩胶纸通过粘结剂作用粘结在负极极片上，通过选择上述粘结剂中的至少一种，使热收缩胶纸和负极极片之间的粘结力能够满足本申请的要求，通过选择上述发泡剂中的至少一种，使热收缩胶纸可以在发泡剂的应力作用下进一步发生卷曲，并产生气体冲开顶封，避免电池爆炸，改善电化学装置的安全性能。

在本申请的一些实施方案中，热收缩胶纸厚度为15μm至40μm，热收缩层的厚度为10μm至30μm，粘性层厚度为5μm至10μm。通过调控热收缩胶纸、热收缩层和粘性层的厚度在上述范围内，在改善电化学装置安全性能的同时，也不会影响电化学装置的其它性能。

在本申请的一些实施方案中，热收缩胶纸满足以下条件1)至3)中的至少一者：1）热收缩胶纸在85℃至135℃在纵向和横向均收缩，收缩率为10%至90%；2）热收缩胶纸在85℃电解液中浸泡4h后的粘结力为0.01N/mm至0.2N/mm；3）热收缩胶纸在85℃、压力1MPa至2MPa的条件下热压1h后的单边最大溢胶宽度≤1.5mm。热收缩胶纸满足上述特征中的任一者，均有利于提高电化学装置的安全性能。

本申请的电化学装置没有特别限制，其可以包括发生电化学反应的任何装置。在一些实施方案中，电化学装置可以包括但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池（锂离子电池）、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池等。在本申请的一些实施方案中，本申请的锂离子电池结构包括但不限于：卷绕型结构、叠片结构或多极耳结构等。本申请的锂离子电池结构包括但不限于：软包型锂离子电池、方形铝壳电池或圆柱形铝壳电池等。

本申请对负极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极集流体可以包含铜箔、铜合金箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或复合集流体等。本申请对负极集流体的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极集流体的厚度为4μm至10μm。

本申请的负极活性材料层可以包括负极活性材料。本申请对负极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极活性材料可以包含石墨、中间相微碳球（MCMB）、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiO_x（0<x<2）、Li-Sn合金、Li-Sn-O合金、Sn、SnO、SnO₂、尖晶石结构的钛酸锂Li₄Ti₅O₁₂、Li-Al合金或金属锂等中的至少一种。

本申请对正极集流体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极集流体可以包含铝箔、铝合金箔或复合集流体等。

本申请的正极活性材料层可以包括正极活性材料。本申请对正极活性材料的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极活性材料可以包含镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂、锰酸锂、磷酸锰铁锂或钛酸锂等中的至少一种。在本申请中，正极活性材料还可以包含非金属元素，例如非金属元素包括氟、磷、硼、氯、硅或硫等中的至少一种，这些元素能进一步提高正极活性材料的稳定性。

本申请对正极集流体和正极活性材料层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极集流体的厚度为5μm至20μm，优选为6μm至18μm。单面正极活性材料层的厚度为30μm至120μm。

在本申请中，正极活性材料层可以设置于正极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于正极集流体厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是正极集流体的全部区域，也可以是正极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。

本申请对隔离膜和电解液没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择，只要能够实现本申请目的即可。

本申请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。

本申请提供一种电化学装置及电子装置，在85℃至135℃范围内，热收缩胶纸遇热分子取向应力释放，分子链收缩，体积不变面积减小，厚度增加，即热收缩胶纸收缩，达成接触放电，降低电化学装置的荷电状态，在110℃至130℃范围内，热收缩胶纸粘性层中发泡剂的应力作用促使热收缩胶纸进一步发生卷曲，并产生气体冲开顶封，避免电化学装置爆炸，从而提高电化学装置的安全性能。

以下，举出实施例及对比例来对本申请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。

测试方法和设备：

粘结力测试GB/T 2792-2014

将热收缩胶纸粘贴于铝箔上，裁切为20mm×60mm的条状样品，在温度为85℃、压力为1MPa的条件下热压处理40min，然后在85℃电解液中浸泡4h后，将样品通过双面胶粘贴于钢板上（粘附长度不低于40mm），并将钢板固定在高铁拉力机的相应位置，拉起试样未被粘附在钢板上的另一端，将样品放入夹头内夹紧，其中被拉起的样品部分与钢板在空间上夹角为180°，夹头以50mm/min的速度拉动，最终测得平稳区域的拉力平均值记为浸泡电解液后的粘结力。

其中，电解液的有机溶剂为碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）、丙酸乙酯（EP），且质量比EC:PC:DEC:EP=3:1:3:3，溶质为六氟磷酸锂（LiPF₆），LiPF₆的浓度为1mol/L。

溢胶测试

首先，测量热收缩胶纸的初始宽度，然后将热收缩胶纸在温度为85℃、压力为1MPa至2MPa下热压处理1h后，测量热收缩胶纸的最大宽度为溢胶宽度。每个实施例和对比例中的热收缩胶纸测试10个样品，热收缩胶纸的最大溢胶宽度为10个样品的溢胶宽度与初始宽度之差的平均值。

热收缩率测试

将热收缩胶纸裁切为100mm×50mm的条状样品，在130℃的烘箱中保持5min后取出。将样品平铺在标准坐标计算纸上，绘制出热收缩后的轮廓，计算得到热收缩后的面积（a），则：热收缩率=[1-a/(100×50)]×100%。

热箱测试

每个实施例和对比例取10个锂离子电池样品，分别于128℃、130℃、132℃、135℃进行Hotbox热箱测试，步骤如下：

（1）静置5min；以0.7C恒流充电至4.45V，然后恒压充电至电流为0.02C，记录升温前的开路电压（OCV）和阻抗（IMP），检查外观并拍照；

（2）以5℃/min±2℃/min的速率分别升至128℃（/130℃/132℃/135℃）±2℃，并保持60 min，记录锂离子电池表面温升和电压；

（3）结束测试后，记录OCV和IMP，检查外观并拍照。

Hotbox热箱测试通过率判定标准为：不起火、不爆炸。

实施例1-1

<负极极片的制备>

将负极活性材料石墨、导电剂导电炭黑、粘结剂丁苯橡胶（SBR）按照质量比96:1.5:2.5进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成固含量为70%的负极浆料，并搅拌均匀。将负极浆料均匀涂覆在厚度为6μm的负极集流体铜箔的一个表面上，负极极片上负极活性材料的质量为16.8g/cm²。110℃条件下烘干，得到单面涂布负极浆料的负极极片。之后，在该负极极片的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布负极浆料的负极极片。涂布完成后，将负极极片冷压后裁切成74.8mm×1540mm的规格待用。负极极片的压实密度为1.71g/cm³。

<正极极片的制备>

将正极活性材料钴酸锂（LiCoO₂）、导电剂Super P、粘结剂聚偏氟乙烯（PVDF）按照质量比97.5:1.0:1.5进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮（NMP）作为溶剂，调配成固含量为75%的浆料，并搅拌均匀。将正极浆料均匀涂覆在厚度为8μm的正极集流体铝箔的一个表面（记为A面）上，在A面收尾圈预留第一空箔区，面积为73.5mm×63mm，正极极片上正极活性材料的质量为9.1g/cm²。90℃条件下烘干，得到单面涂布正极浆料的正极极片。之后，在该正极极片的另一个表面（记为B面）上涂覆正极活性材料层，除了无需预留第一空箔区以外，其余与A面步骤相同，即得到双面涂布正极浆料的正极极片。涂布完成后，将正极极片冷压后裁切成73.5mm×1530mm的规格待用。正极极片的压实密度为4.15g/cm³。

<电解液的制备>

在干燥氩气气氛手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸二乙酯（DEC）和丙酸乙酯（EP）以质量比EC:PC:DEC:EP=3:1:3:3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1mol/L的电解液。

<隔离膜的制备>

采用厚度为15μm的聚乙烯薄膜（Celgard公司提供）。

<电阻层的制备>

将勃姆石、丁苯橡胶、羧甲基纤维素锂和导电碳黑按照质量比75:15:5:5混合，然后分散到去离子水溶剂中形成固含量为80wt%的浆料，随后，将所得浆料均匀涂覆在正极极片A面预留的第一空箔区上，经干燥处理后得到电阻层，电阻层厚度为50μm，电阻层的电阻值为0.47Ω。

<热收缩胶纸的制备>

热收缩胶纸由热收缩层和粘性层组成。

热收缩层是三层共挤聚烯烃热收缩膜，通过将线性低密度聚乙烯（LLDPE）和聚丙烯（PP），按照PP/LLDPE/PP的三层结构，通过三台挤出机塑化挤出，再经模头成型、膜泡吹胀等工艺加工而成的。其中LLDPE重均分子量为150 000，内层、外层PP重均分子量为250 000。热收缩层的厚度是20μm。

将粘结剂聚丙烯酸甲酯和发泡剂偶氮二甲酰胺（AC）按照质量比80:20混合，并搅拌均匀得到粘性层浆料。

将粘性层浆料涂覆在热收缩层的一个表面上，得到热收缩胶纸，裁切成22mm×63mm的规格待用，热收缩胶纸面积占第一空箔区面积的30%，热收缩胶纸的厚度是28μm，其中，粘性层厚度为8μm。

<锂离子电池的制备>

将上述制备的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正极和负极中间起到隔离的作用，正极极片A面面向卷绕中心，在正极极片A面上预留的第一空箔区对应的收尾圈负极极片上粘贴上述制备的热收缩胶纸，并裁切掉热收缩胶纸和电阻层之间的隔离膜，裁切掉隔离膜的区域（即缺口区）与热收缩胶纸完全重合，裁切掉的隔离膜尺寸等于热收缩胶纸尺寸，然后卷绕得到电极组件。焊接极耳后将电极组件装入铝塑膜包装壳中，放置在85℃真空烘箱中干燥12小时脱去水分，注入上述配好的电解液，经过真空封装、静置、化成（0.02C恒流充电至3.5V，再以0.1C恒流充电至3.9V）、整形、容量测试等工序得到锂离子电池。

实施例1-2至实施例1-6

除了按照表1调整相关制备参数，其余与实施例1-1相同。

实施例2-1至实施例2-12

除了按照表2调整相关制备参数，其余与实施例1-1相同。

实施例3-1至实施例3-11

除了按照表3调整相关制备参数，其余与实施例1-1相同。

实施例4-1至实施例4-3

除了按照表4调整相关制备参数，其余与实施例1-1相同。

对比例1至对比例5

除了按照表2调整相关制备参数，其余与实施例1-1相同。

各实施例和对比例的相关制备参数及性能测试如表1至表4所示。

表1

表2

表3

表4

从实施例1-1至实施例1-3可以看出，在本申请范围内选择适当的无机粒子，同时调整粘结剂SBR质量比例，分散剂CMC-Li质量比例和导电炭黑含量，得到电阻层的电阻值在本申请范围内的电阻层，从而有利于提高锂离子电池的安全性能。

从实施例1-1、实施例1-4至实施例1-6可以看出，在本申请范围内选择适当的导电物质，得到的电阻层具有合适的电阻值，有利于接触放电的实现，进而改善锂离子电池的安全性能。

组成热收缩层的LLDPE的重均分子量（M_w1）和PP的重均分子量（M_w2）通常会影响热收缩胶纸的热收缩率，从而影响锂离子电池的安全性能，从实施例1-1、实施例2-1至实施例2-8可以看出，选用LLDPE和PP的重均分子量在本申请范围内的热收缩胶纸，能够提高锂离子电池的安全性能。

从实施例1-1、实施例2-9至实施例2-12可以看出，热收缩胶纸的热收缩率受热收缩层厚度影响小，热收缩层的三层总厚度在本申请范围内，可以实现提高锂离子电池的安全性能。

对比例1至对比例5中，分别采用现有热收缩胶纸聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、PE、PP和定向聚苯乙烯（OPS）作为热收缩层，其中，PVC含有卤素，用于锂离子电池会造成卤素含量超标。PET热收缩型聚酯薄膜只是在一个方向上发生70%以上的热收缩。PE薄膜存在收缩不均匀、在70℃以上发生收缩变形，无法满足锂离子电池生产工艺中80℃真空烘烤的缺点。PP和OPS的热收缩率低于本申请提供的热收缩胶纸。从表2中Hotbox热箱测试结果可以看出，对比例1至对比例5提供的锂离子电池的安全性能差，容易热失控。

粘性层中不同类型的粘结剂对热收缩胶纸的粘结力有较大影响，从实施例1-1、实施例3-1至实施例3-4可以看出，按照粘结力从小到大依次排序为聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SIS）、聚丙烯。在本申请范围内选择适当的粘结剂，使得热收缩胶纸和负极极片之间的粘结力可以满足要求，有助于热收缩胶纸发挥作用，避免热失控。

从实施例1-1、实施例3-5至实施例3-7可以看出，在本申请范围内选择适当的发泡剂，发泡剂的应力作用促使热收缩胶纸进一步卷曲，能够提高锂离子电池的安全性能。

从实施例1-1、实施例3-8至实施例3-11可以看出，热收缩胶纸的粘结力和溢胶宽度随着粘性层厚度的变化而变化，粘性层厚度越大，粘结力越大，溢胶宽度越大。另外，锂离子电池Hotbox热箱测试的通过率随着粘性层厚度的增加而提高，当粘性层厚度大于10μm时，Hotbox热箱测试的通过率不提升，并且会造成锂离子电池能量密度下降，因此，粘性层厚度在本申请范围内，可以保证锂离子电池能量密度不下降并提高锂离子电池的安全性能。

从实施例1-1、实施例4-1至实施例4-3可以看出热收缩胶纸的面积对锂离子电池的安全性能有较大的影响，热收缩胶纸的贴胶面积在5%至80%范围内的锂离子电池，均能够提高锂离子电池的安全性能。其中，热收缩胶纸面积占第一空箔区比例为80%时，128℃至135℃的Hotbox热箱测试100%通过，与60%的贴胶面积达到同样的技术效果，但是会造成锂离子电池的生产成本增加及能量密度下降。因此，热收缩胶纸的贴胶面积在本申请范围内，既避免了生产成本的无效增加和能量密度下降，又提高了锂离子电池的安全性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另一个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

本说明书中的各个实施方案均采用相关的方式描述，各个实施方案之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方案重点说明的都是与其它实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims

1.一种电化学装置，其包括电极组件；

所述电极组件包括正极极片、隔离膜和负极极片，所述隔离膜设置于所述正极极片和所述负极极片之间；

所述正极极片包含正极集流体和设置于所述正极集流体至少一个表面上的正极活性材料层，所述负极极片包含负极集流体和设置于所述负极集流体至少一个表面上的负极活性材料层；其中，

所述正极集流体收尾圈面向卷绕中心的内侧设置第一空箔区，在所述第一空箔区上设置电阻层，在所述第一空箔区对应的收尾圈负极极片上设置热收缩胶纸，所述热收缩胶纸面积占所述第一空箔区面积的5%至60%；

所述隔离膜上设置有缺口区，所述缺口区与所述热收缩胶纸重合，使所述热收缩胶纸与所述电阻层直接接触；当所述电化学装置发热导致温度升高时，通过所述热收缩胶纸遇热收缩，使得所述负极极片与所述电阻层直接接触，实现接触放电；

所述热收缩胶纸包括热收缩层和粘性层；所述热收缩层包括由PP层/PE层/PP层组成的三层结构，所述粘性层设置于热收缩层面向所述负极极片的一侧。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电阻层的成分包括50wt%至80wt%的无机粒子、10wt%至30wt%的粘结剂、5wt%至10wt%的分散剂和5wt%至10wt%的导电剂。

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其中，所述无机粒子包括氧化铝、勃姆石或二氧化钛中的至少一种；

所述粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、羧甲基纤维素钠、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、氟化橡胶、聚乙烯醇或聚丙烯酸钠中的至少一种；

所述分散剂包括羧甲基纤维素钠或羧甲基纤维素锂中的至少一种；

所述导电剂包括石墨、导电碳黑、碳纳米管或石墨烯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电阻层的电阻值为0.1Ω至5Ω。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述PE层包括线性低密度聚乙烯，所述PP层包括聚丙烯，所述线性低密度聚乙烯的重均分子量为100 000至200 000，所述聚丙烯的重均分子量为100 000至400 000。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述粘性层包括粘结剂和发泡剂；

所述粘结剂包括聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚(甲基)丙烯酸甲酯、聚(甲基)丙烯酸乙酯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物或聚氨基甲酸酯中的至少一种；

所述发泡剂包括偶氮二甲酰胺、4,4’-氧代双苯磺酰肼、对甲苯磺酰肼或偶氮二异丁腈中的至少一种；

基于所述粘性层的总质量，所述粘结剂的含量为70wt%至95wt%，所述发泡剂的含量为5wt%至30wt%。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述热收缩胶纸厚度为15μm至40μm，所述热收缩层的厚度为10μm至30μm，所述粘性层厚度为5μm至10μm。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述热收缩胶纸满足以下条件1)至3)中的至少一者：

1）所述热收缩胶纸在85℃至135℃在纵向和横向均收缩，收缩率为10%至90%；

2）所述热收缩胶纸在85℃电解液中浸泡4h后的粘结力为0.01N/mm至0.2N/mm；

3）所述热收缩胶纸在85℃、压力1MPa至2MPa的条件下热压1h后的单边最大溢胶宽度≤1.5mm。

9.一种电子装置，其包括权利要求1至8中任一项所述的电化学装置。