CN114420999B - 电化学装置及包含该电化学装置的电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，该电化学装置中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力小于第二活性材料层与第四涂层的粘结力。通过调控第一活性材料层与第二涂层的粘结力和第二活性材料层与第四涂层的粘结力之间的关系，使第一活性材料层与第二涂层的粘结力更低，进而降低了易析锂的负极极片长面与第一隔膜之间的粘结力，这样，电化学装置拐角处的挤压受力情况得以改善，拐角处界面间隙增大，有利于更多电解液在拐角处的浸润，使得电化学装置拐角处形成电解液断桥现象的风险降低。由此，改善了电化学装置的拐角界面，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。
Description
技术领域
本申请涉及电化学领域，具体涉及一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置。
背景技术
二次电池(例如锂离子电池)作为一种新型的可移动储能装置，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，广泛应用于电能储存、移动电子设备、电动汽车和航天航空设备等各个领域。
其中，隔膜是影响锂离子电池性能的重要参数之一，但现有的隔膜难以兼顾锂离子电池的循环性能和安全性能。
发明内容
本申请提供了一种电化学装置及包含该电化学装置的电子装置，以改善电化学装置的拐角析锂现象，进而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
需要说明的是，本申请的发明内容中，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，通过第一隔膜、负极极片、第二隔膜以及正极极片堆叠后卷绕而成，负极极片包括负极集流体以及分别设置于负极集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层，在电化学装置的卷绕方向上，第一活性材料层的长度大于第二活性材料层的长度；第一隔膜包括第一基材层和分别设置在第一基材层的两个表面上的第一涂层和第二涂层；第二隔膜包括第二基材层和分别设置在第二基材层的两个表面上的第三涂层和第四涂层；负极极片设置于第一隔膜和第二隔膜之间，第一活性材料层与第二涂层相粘接，第二活性材料层与第四涂层相粘接；第一活性材料层与第二涂层的粘结力小于第二活性材料层与第四涂层的粘结力。通过调控第一活性材料层与第二涂层的粘结力和第二活性材料层与第四涂层的粘结力之间的关系，使易析锂的负极极片长面与第一隔膜之间的粘结力小于负极极片短面与第二隔膜之间的粘结力，这样，电化学装置拐角处的挤压受力情况得以改善，拐角处界面间隙增大，有利于更多电解液在拐角处的浸润，使得电化学装置拐角处形成电解液断桥现象的风险降低。由此，减小了电化学装置在循环后期由于拐角界面处电解液的不断消耗所导致的电解液断桥现象发生的风险，进而减少了由于电解液断桥现象所引发的拐角析锂问题，即减少了拐角处锂枝晶生成的可能性，改善了电化学装置的拐角界面，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。
在本申请的一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力为1N/m至5N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力为6N/m至14N/m。由此，改善电化学装置的拐角析锂现象和电解液，减少了锂枝晶的生成，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。
在本申请的一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力为6N/m至8N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力为8N/m至12N/m。由此，改善电化学装置的拐角析锂现象和电解液，减少了锂枝晶的生成，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。在本申请的另一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力为6N/m至8N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力为8N/m至10N/m。
在本申请的一些实施例中，第二涂层和第四涂层各自独立地包括第一粘结剂，第一粘结剂各自独立地选自聚丙烯酸(PAA)、聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种。上述第一粘结剂的选用，更利于改善电化学装置的拐角析锂现象，减少了锂枝晶的生成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
本申请的一些实施例中，第二涂层的第一粘结剂的种类与第四涂层的第一粘结剂的种类不同，第二涂层的厚度大于第四涂层的厚度。这样，根据本申请中第二涂层与第一活性材料层的粘结力范围选择第二涂层的第一粘结剂的种类，根据本申请中第四涂层与第二活性材料层的粘结力范围选择第四涂层的第一粘结剂的种类，第二涂层的第一粘结剂与第四涂层的第一粘结剂的种类不同时，第二涂层的厚度大于第四涂层的厚度，这样，更利于提升电化学装置的安全性能和循环性能。
在本申请的一些实施例中，第二涂层的厚度为1.5μm至3μm，第四涂层的厚度为0.5μm至1.5μm。将第二涂层的厚度和第四涂层的厚度调控在上述范围内，更利于增大电化学装置拐角处的界面间隙，从而更利于电解液的传输，进而提升电化学装置的循环性能。
在本申请的一些实施例中，第二涂层的第一粘结剂的种类与第四涂层的第一粘结剂的种类相同，且第一粘结剂在第二涂层中的重量含量小于第一粘结剂在第四涂层中的重量含量。使第二涂层与第一活性材料层的粘结力小于第四涂层与第二活性材料层的粘结力，以改善电化学装置的拐角析锂现象，减少了锂枝晶的生成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
在本申请的一些实施例中，第一粘结剂在第二涂层中的的重量含量为30％至65％，第一粘结剂在第四涂层中的重量含量为30％至70％。能够改善改善电化学装置的拐角析锂现象，减少了锂枝晶的生成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
在本申请的一些实施例中，第一涂层包括第一粘结层和设置于第一粘结层与第一基材层之间的第一无机材料层；第三涂层包括第三粘结层和设置于第三粘结层和第二基材层之间的第二无机材料层；第一无机材料层和第二无机材料层各自独立地包括无机材料和辅助添加剂，无机材料包括氧化铝、片状勃姆石或球状勃姆石中的至少一种，辅助添加剂包括微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或羧甲基纤维素中的至少一种。第一无机材料层和第二无机材料层的设置，能够降低第一隔膜和/或第二隔膜被正极极片中产生的毛刺刺破，造成电化学装置短路的风险，从而更利于提升电化学装置的安全性能。上述无机材料和辅助添加剂的选用，能够进一步提升电化学装置的安全性能。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括本申请第一方面提供的电化学装置。因此，本申请的电子装置具有良好的循环性能和安全性能。
本申请的有益效果：
本申请实施例通过调控第一活性材料层与第二涂层的粘结力和第二活性材料层与第四涂层的粘结力之间的关系，使第一活性材料层与第二涂层的粘结力更低，进而降低了易析锂的负极极片长面与第一隔膜之间的粘结力，这样，电化学装置拐角处的挤压受力情况得以改善，拐角处界面间隙增大，有利于更多电解液在拐角处的浸润，使得电化学装置拐角处形成电解液断桥现象的风险降低。由此，减小了电化学装置在循环后期由于拐角界面处电解液的不断消耗所导致的电解液断桥现象发生的风险，进而减少了由于电解液断桥现象所引发的拐角析锂问题，即减少了拐角处锂枝晶生成的可能性，改善了电化学装置的拐角界面，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本申请一些实施例的电化学装置的结构示意图；
图2为图1的电化学装置中区域B的放大图；
图3为图1的电化学装置沿A-A方向的局部剖面结构示意图；
图4为本申请另一些实施例的电化学装置的局部剖面结构示意图；
图5为本申请一些实施例的负极极片展开状态的结构示意图。
具体实施方式中的附图标记说明：
11-第一隔膜，110-第一基材层，111-第一涂层，112-第二涂层，1111-第一粘结层，1112-第一无机材料层；
12-第二隔膜，120-第二基材层，123-第三涂层，124-第四涂层，1231-第三粘结层，1232-第二无机材料层；
21-负极极片，21a-负极极片短面，21b-负极极片长面，210-负极集流体，211-第一活性材料层，212-第二活性材料层；
22-正极极片。
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，本领域普通技术人员所获得的所有其他技术方案，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的具体实施方式中，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100，如图1至图3所示，该电化学装置100通过第一隔膜11、负极极片21、第二隔膜12以及正极极片22堆叠后卷绕而成，负极极片21包括负极集流体210以及分别设置于负极集流体210两个表面的第一活性材料层211和第二活性材料层212，在电化学装置的卷绕方向上，第一活性材料层211的长度大于第二活性材料层212的长度；第一隔膜11包括第一基材层110和分别设置在第一基材层110的两个表面上的第一涂层111和第二涂层112；第二隔膜12包括第二基材层120和分别设置在第二基材层120的两个表面上的第三涂层123和第四涂层124；负极极片21设置于第一隔膜11和第二隔膜12之间，第一活性材料层211与第二涂层112相粘接，第二活性材料层212与第四涂层124相粘接；第一活性材料层211与第二涂层112的粘结力小于第二活性材料层212与第四涂层124的粘结力。通过调控第一活性材料层211与第二涂层112的粘结力和第二活性材料层212与第四涂层124的粘结力之间的关系，使易析锂的负极极片长面21b与第一隔膜11之间的粘结力小于负极极片短面21a与第二隔膜12之间的粘结力，这样，电化学装置100拐角处的挤压受力情况得以改善，拐角处界面间隙增大，有利于更多电解液在拐角处的浸润，使得电化学装置100拐角处形成电解液断桥现象的风险降低。由此，减小了电化学装置100在循环后期由于拐角界面处电解液的不断消耗所导致的电解液断桥现象发生的风险，进而减少了由于电解液断桥现象所引发的拐角析锂问题，即减少了拐角处锂枝晶生成的可能性，改善了电化学装置100的拐角界面，从而使电化学装置100的安全性能和循环性能得到提升。
在本申请中，如图2所示，“负极极片长面21b”是指，负极极片21中包含第一活性材料层211，且处于负极极片21卷绕状态时的外侧；“负极极片短面21a”是指，负极极片21中包含第二活性材料层212，且处于负极极片21卷绕状态时的内侧。在本申请中，如图3所示，“负极集流体210两个表面”是指沿负极集流体210厚度方向的两个表面。
在本申请的一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力F1为1N/m至5N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力F2为6N/m至14N/m。第一活性材料层与第二涂层的粘结力调控在上述范围内，更利于改善电化学装置拐角处的挤压受力情况，降低电化学装置拐角处形成电解液断桥现象的风险。由此，改善电化学装置的拐角析锂现象，减少了锂枝晶的生成，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。第二活性材料层与第四涂层的粘结力调控在上述范围内，更利于控制电化学装置的机械强度，减小电化学装置在后续使用过程中产生其他不利的机械变形问题的风险。
在本申请的一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力为6N/m至8N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力为8N/m至12N/m。第一活性材料层与第二涂层的粘结力调控在上述范围内，也能够改善电化学装置的拐角析锂现象和电解液，减少了锂枝晶的生成，从而使电化学装置的安全性能和循环性能得到提升。在本申请的另一些实施例中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力为6N/m至8N/m，第二活性材料层与第四涂层的粘结力为8N/m至10N/m。
在本申请的一些实施例中，第二涂层和第四涂层各自独立地包括第一粘结剂，第一粘结剂各自独立地选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种。上述第一粘结剂的选用，更利于改善电化学装置的拐角析锂现象，减少了锂枝晶的生成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
在本申请的一些实施例中，第二涂层的第一粘结剂的种类与第四涂层的第一粘结剂的种类不同，第二涂层的厚度大于第四涂层的厚度。这样，根据本申请中第二涂层与第一活性材料层的粘结力范围选择第二涂层的第一粘结剂的种类，根据本申请中第四涂层与第二活性材料层的粘结力范围选择第四涂层的第一粘结剂的种类，第二涂层的第一粘结剂与第四涂层的第一粘结剂的种类不同时，第二涂层的厚度大于第四涂层的厚度，这样，更利于提升电化学装置的安全性能和循环性能。优选地，第二涂层的第一粘结剂的种类为聚偏氟乙烯；第四涂层的第一粘结剂的种类为聚丙烯酸。
进一步地，第二涂层的厚度T2为1.5μm至3μm，第四涂层的厚度T4为0.5μm至1.5μm。将第二涂层的厚度和第四涂层的厚度调控在上述范围内，更利于增大电化学装置拐角处的界面间隙，从而更利于电解液的传输，进而提升电化学装置的循环性能。
在上述实施例中，本申请对第一粘结剂在第二涂层和第四涂层中的重量含量没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第一粘结剂在第二涂层中的重量含量W2为30％至65％，第一粘结剂在第四涂层中的的重量含量W4为30％至70％。
本申请对第一涂层和三涂层的厚度没有特别限制，只要能够实现本申请的目的即可。优选地，第一涂层与第二涂层的厚度和为6μm至10μm，第三涂层与第四涂层的厚度和为3μm至7μm。
在本申请的一些实施例中，第二涂层的第一粘结剂的种类与第四涂层的第一粘结剂的种类相同，且第一粘结剂在第二涂层中的重量含量小于第一粘结剂在第四涂层中的重量含量。其中，“第一粘结层在第二涂层中的重量含量”也可以理解为“基于第二涂层的总重量，第一粘结剂的重量百分含量”，需要说明的是，本申请中类似于“第一粘结层在第二涂层中的重量含量”这样的表述，均可以理解为“基于第二涂层的总重量，第一粘结剂的重量百分含量”。这样，当第二涂层的第一粘结剂的种类与第四涂层的第一粘结剂的种类相同时，通过调控第一粘结剂在第二涂层中的重量含量与第一粘结剂在第四涂层中的重量含量的区别，使第二涂层与第一活性材料层的粘结力小于第四涂层与第二活性材料层的粘结力，以改善电化学装置的拐角析锂现象，进而减少锂枝晶的生成，提升电化学装置的安全性能和循环性能。
进一步地，第一粘结剂在第二涂层中的重量含量W2为30％至65％，第一粘结剂在第四涂层中的的重量含量W4为30％至70％。第一粘结剂在第二涂层中的重量含量，以及第一粘结剂在第四涂层中的重量含量调控在上述范围内，更利于将第二涂层与第一活性材料层的粘结力和第四涂层与第二活性材料层的粘结力调控在本申请范围内，使易析锂的负极极片长面与第一隔膜之间的粘结力小于负极极片短面与第二隔膜之间的粘结力，进而改善改善电化学装置的拐角析锂现象，减少锂枝晶的生成，从而提升电化学装置的安全性能和循环性能。
本申请对第一涂层和第三涂层的第二粘结剂种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第一涂层和第三涂层的第二粘结剂各自独立地选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种。
在本申请的一些实施例中，第一涂层的第二粘结剂与第二涂层的第一粘结剂种类相同，第三涂层的第二粘结剂与第四涂层的第一粘结剂种类相同。
本申请对第二粘结剂在第一涂层中的重量含量W1和第二粘结剂在第三涂层中的重量含量W3没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第二粘结剂在第一涂层中的重量含量W1为30％至65％，第二粘结剂在第三涂层中的重量含量W3为30％至70％。
在本申请的一些实施例中，如图4所示，第一涂层111包括第一粘结层1111和设置于第一粘结层1111与第一基材层110之间的第一无机材料层1112；第三涂层123包括第三粘结层1231和设置于第三粘结层1231和第二基材层120之间的第二无机材料层1232。第一无机材料层1112和第二无机材料层1232各自独立地包括无机材料和辅助添加剂，无机材料包括氧化铝、片状勃姆石或球状勃姆石中的至少一种，辅助添加剂包括微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或羧甲基纤维素中的至少一种。第一无机材料层1112和第二无机材料层1232的设置，能够降低第一隔膜11和/或第二隔膜12被正极极片22中产生的毛刺刺破，造成电化学装置短路的风险，从而更利于提升电化学装置的安全性能。上述无机材料和辅助添加剂的选用，能够进一步提升电化学装置的安全性能。
本申请对第一基材层和第二基材层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，第一基材层和第二基材层的材料各自独立地选自聚乙烯、聚丙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯或天然纤维中的至少一种。
本申请对第一基材层和第二基材层材料的孔隙率没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，孔隙率为30％至45％。第一基材层和第二基材层材料的孔隙率在上述范围内，可以提高第一隔膜和第二隔膜的透气性能，从而提高离子传输性能。
本申请对第一隔膜和第二隔膜的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
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。本申请的第一活性材料层和第二活性材料层各自独立地包含负极活性材料。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天然石墨、人造石墨、中间相微碳球(MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、SiOx(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合金或金属锂中的至少一种。在本申请中，对负极集流体、第一活性材料层和第二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，负极集流体的厚度为6μm至10μm，第一活性材料层和第二活性材料的厚度各自独立地为30μm至130μm。任选地，负极极片还可以包含导电层，导电层位于负极集流体和第一活性材料层之间，和/或，导电层位于负极集流体和第二活性材料层之间。导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。导电层包括导电剂和粘结剂。
本申请的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，正极极片包含正极集流体和正极活性材料层。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包含正极活性材料。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(811、622、523、111)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂(LiCoO2)、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。在本申请中，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。任选地，正极极片还可以包含导电层，导电层位于正极集流体和正极活性材料层之间。导电层的组成没有特别限制，可以是本领域常用的导电层。
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。
本申请的第二方面提供了一种电子装置，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。
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。
实施例
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：
粘结力的测试：
取负极极片与隔膜，确保隔膜与负极极片粘接成一体，用剪刀裁剪较平整的一小段负极极片(15mm宽，60mm长)为试样，将试样通过双面胶粘贴于钢板上(粘附长度不低于40mm)；用同样宽度的硬纸片与试样一端固定好。打开拉力机，设置测试速度为50mm/min，拉伸截止位移40mm。将钢板一端固定在拉力机下端，硬纸片反拉180°固定在拉力机上端，使试样与钢板在空间上的夹角为180°。测试完成后保存拉伸曲线与原始数据，并记录拉伸曲线平稳段的平均值。取测试曲线中拉伸距离10mm至30mm对应的拉伸力Fi，取其平均值Fa，结合试样宽度得到粘结力F(N/m)，计算公式：F(N/m)＝Fa/(15/1000)。其中，上述隔膜包括第一隔膜和第二隔膜。
循环性能的测试：
在25℃条件下，以1.1C恒流充电至电压为4.3V，之后以0.6C恒流充电至电压为4.45V，再以4.45V恒压充电至电流为0.05C；然后以0.5C恒流放电至电压为3V，记为首次循环的放电容量。重复进行500次上述步骤的充电和放电循环，记录第500次循环的放电容量。
以循环容量保持率表征循环性能，循环容量保持率＝(第500次循环的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。
单折析锂的测试：
在25℃条件下，以1.1C恒流充电至电压为4.3V，之后以0.6C恒流充电至电压为4.45V，再以4.45V恒压充电至电流为0.05C；然后以0.5C恒流放电至电压为3V，记为首次循环的放电容量。重复进行500次上述步骤的充电和放电循环，最后将锂离子电池以0.5C满充后拆解。定义负极金色部分为未析锂区域，其他黑色区域为析锂区域，金色未析锂区域面积+黑色析锂区域面积＝负极极片总面积。
单折析锂百分比＝(单折负极极片上析锂区域面积S2/单折极片面积S1×100％)的平均值，其中，如图5所示单折负极极片面积S1为负极极片的每一拐角到相邻另一个拐角的负极极片面积。
实施例1
<第一隔膜的制备>
将片状勃姆石与羧甲基纤维素按照质量比40:3混合并将其溶入到去离子水中，形成片状勃姆石的固含量为40wt％、羧甲基纤维素的固含量为3wt％的第一无机材料层浆料。随后采用微凹涂布法将第一无机材料层浆料涂布到基材层(聚乙烯，厚度为5μm，孔隙率为42％)的其中一面上，经过干燥处理以获得第一无机材料层(厚度为4μm)与第一基材层的双层结构。
将第一粘结剂聚偏氟乙烯溶入到去离子水中以形成固含量为35wt％的第一粘结层浆料。随后采用微凹涂布法将第一粘结层浆料分别均匀涂布到上述双层结构的两个表面上，形成两个第一粘结层(厚度为2μm)，经过干燥处理获得第一隔膜。其中，涂布在第一无机材料层表面上的第一粘结层，与第一粘结层共同形成为第一涂层，第一涂层的第一粘结剂的重量含量W2为35％；涂布在第一基材层表面上的第一粘结层单独为第二涂层，第二涂层的厚度T2为2.5μm。
<第二隔膜的制备>
将片状勃姆石与羧甲基纤维素按照质量比25:1混合并将其溶入到去离子水中，形成片状勃姆石的固含量为50wt％、羧甲基纤维素的固含量为2wt％的第二无机材料层浆料。随后采用微凹涂布法将第二无机材料层浆料涂布到基材层(聚乙烯，厚度为5μm，孔隙率为42％)的其中一面上，经过干燥处理以获得第二无机材料层(厚度为4μm)与第二基材层的双层结构。
将第三粘结剂聚丙烯酸溶入到去离子水中以形成固含量为35wt％的第三粘结层浆料。随后采用微凹涂布法将第三粘结层浆料分别均匀涂布到上述双层结构的两个表面上，形成两个第三粘结层，经过干燥处理获得第二隔膜。其中，涂布在第二无机材料层表面上的第三粘结层(厚度为1μm)，与第三粘结层共同形成为第三涂层；涂布在第二基材层表面上的第三粘结层单独为第四涂层，第四涂层的厚度T4为1μm。
<正极极片的制备>
将正极活性材料LiCoO2、导电剂乙炔黑、粘结剂PVDF按照质量比97.5:0.8:1.7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75wt％的浆料，并在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均匀的正极浆料。将正极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110μm的单面涂布正极活性材料层的正极极片。之后，在该正极极片的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极活性材料层的正极极片。90℃条件下烘干后冷压，再经裁片、焊接极耳，得到规格为74mm×867mm正极极片待用。
<负极极片的制备>
将负极活性材料石墨、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照质量比97.8:0.7:1.5进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成为固含量为70wt％的负极浆料，并在真空搅拌机作用下搅拌至体系成均匀的负极浆料。将负极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，90℃条件下烘干，得到第一活性材料层厚度为130μm的单面涂布负极活性材料的负极极片。之后，在该负极极片的另一个表面上重复以上步骤，得到第二负极活性材料层厚度为130μm的双面涂布负极活性材料的负极极片。90℃条件下烘干后冷压，再经裁片、焊接极耳，得到规格为76mm×851mm的负极极片待用。
<电解液的制备>
在含水量小于10ppm的环境下，将非水有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸亚丙酯(PC)、丙酸丙酯(PP)、碳酸亚乙烯酯(VC)按照质量比20:30:20:28:2混合，然后向非水有机溶剂中加入六氟磷酸锂(LiPF6)溶解并混合均匀，得到电解液，其中，LiPF6的浓度为1mol/L。
<锂离子电池的制备>
将上述制备得到的第一隔膜、负极极片、第二隔膜以及正极极片按顺序堆叠卷绕得到电极组件。其中，第一隔膜中的第二涂层与负极极片中的第一活性材料层相粘接，第二隔膜中的第四涂层与负极极片中的第二活性材料层相粘接。
将电极组件置于铝塑膜壳体中，干燥后注入电解液，经过真空封装、静置、化成、脱气、切边等工序得到锂离子电池。化成上限电压为4.15V，化成温度为70℃，化成静置时间为2h。
实施例2至实施例14
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。
对比例1至对比例2
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1相同。
各实施例和对比例的制备参数和性能参数如表1所示：
表1
根据表1中的结果可知，实施例1至实施例14的锂离子电池，当第一活性材料层与第二涂层的粘结力F1小于第二活性材料层与第四涂层的粘结力F2时，均具有良好的循环性能和安全性能。
从实施例1至实施例10可以看出，锂离子电池的第一隔膜和第二隔膜选用本申请范围内的不同种类的粘结剂时，第二涂层的第一粘结剂的重量含量W2和第四涂层的第一粘结剂的重量含量W4在本申请范围内时，F1小于F2，锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能。
从实施例11至实施例12可以看出，锂离子电池的第一隔膜和第二隔膜选用本申请范围内的相同种类的粘结剂时，第二涂层的第一粘结剂的重量含量W2和第四涂层的第一粘结剂的重量含量W4在本申请范围内，且W2＜W4时，锂离子电池具有良好的循环性能和安全性能。
第二涂层的厚度T2和第四涂层的厚度T4通常也会影响锂离子电池的循环性能和安全性能。从实施例1、实施例13至实施例14可以看出，T2和T4在本申请范围内的锂离子电池，具有良好的循环性能和安全性能。
而对比例1和对比例2的锂离子电池中，第一活性材料层与第二涂层的粘结力F1不小于第二活性材料层与第四涂层的粘结力F2，其循环性能和安全性能未得到有效提升。
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 (10)
1.一种电化学装置，通过第一隔膜、负极极片、第二隔膜以及正极极片堆叠后卷绕而成，所述负极极片包括负极集流体以及分别设置于所述负极集流体两个表面的第一活性材料层和第二活性材料层，在所述电化学装置的卷绕方向上，所述第一活性材料层的长度大于所述第二活性材料层的长度；其特征在于，
所述第一隔膜包括第一基材层和分别设置在所述第一基材层的两个表面上的第一涂层和第二涂层；
所述第二隔膜包括第二基材层和分别设置在所述第二基材层的两个表面上的第三涂层和第四涂层；
所述负极极片设置于所述第一隔膜和所述第二隔膜之间，所述第一活性材料层与所述第二涂层相粘接，所述第二活性材料层与所述第四涂层相粘接；
所述第一活性材料层与所述第二涂层的粘结力小于所述第二活性材料层与所述第四涂层的粘结力。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一活性材料层与所述第二涂层的粘结力为1N/m至5N/m，所述第二活性材料层与所述第四涂层的粘结力为6N/m至14N/m。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一活性材料层与所述第二涂层的粘结力为6N/m至8N/m，所述第二活性材料层与所述第四涂层的粘结力为8N/m至12N/m。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第二涂层和所述第四涂层各自独立地包括第一粘结剂，所述第一粘结剂各自独立地选自聚丙烯酸、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶或羧甲基纤维素中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，所述第二涂层的第一粘结剂的种类与所述第四涂层的第一粘结剂的种类不同，所述第二涂层的厚度大于所述第四涂层的厚度。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，所述第二涂层的厚度为1.5μm至3μm，所述第四涂层的厚度为0.5μm至1.5μm。
7.根据权利要求4所述的电化学装置，其特征在于，所述第二涂层的第一粘结剂的种类与所述第四涂层的第一粘结剂的种类相同，且所述第一粘结剂在第二涂层中的重量含量小于所述第一粘结剂在第四涂层中的重量含量。
8.根据权利要求7所述的电化学装置，其特征在于，所述第一粘结剂在所述第二涂层中的重量含量为30％至65％，所述第一粘结剂在所述第四涂层中的重量含量为30％至70％。
9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一涂层包括第一粘结层和设置于所述第一粘结层与所述第一基材层之间的第一无机材料层；
所述第三涂层包括第三粘结层和设置于所述第三粘结层和所述第二基材层之间的第二无机材料层；
所述第一无机材料层和所述第二无机材料层各自独立地包括无机材料和辅助添加剂，所述无机材料包括氧化铝、片状勃姆石或球状勃姆石中的至少一种，所述辅助添加剂包括微晶蜡、聚乙烯蜡、聚丙烯蜡或羧甲基纤维素中的至少一种。
10.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
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