CN114614108A - 一种电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括包装袋、电极组件和粘结件，电极组件设置于包装袋内，粘结件用于粘结电极组件和包装袋，粘结件包括依次层叠设置的第一粘结层、基材层和第二粘结层，第一粘结层粘贴在电极组件的表面，第二粘结层粘贴在包装袋靠近电极组件的表面，第一粘结层与电极组件之间的粘结力为F1，第二粘结层与包装袋之间的粘结力为F2，50N/m≤F1≤1000N/m，1≤F1/F2≤10，基材层的拉伸强度为100MPa至2000MPa。通过调控第一粘结层和第二粘结层的粘结力以及基材层的拉伸强度满足上述范围，有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用以提高电化学装置的抗压能力，从而提高电化学装置的安全性能。

Description

一种电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，特别是涉及一种电化学装置和电子装置。
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也对锂离子电池的综合性能提出更高的要求。
锂离子电池在实际使用过程中，会存在外力挤压、异物冲击刺破等特殊场景，从而导致锂离子电池自身结构受到破坏，引起锂离子电池局部严重短路或发热等问题，进而导致热失控，甚至起火失效，影响锂离子电池的安全性能。因此，如何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和电子装置，以提高电化学装置的安全性能。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，电化学装置包括包装袋、电极组件和粘结件，所述电极组件设置于所述包装袋内，所述粘结件用于粘结所述电极组件和所述包装袋，所述粘结件包括依次层叠设置的第一粘结层、基材层和第二粘结层，所述第一粘结层粘贴在所述电极组件的表面，所述第二粘结层粘贴在所述包装袋靠近所述电极组件的表面，所述第一粘结层与所述电极组件之间的粘结力为F1，所述第二粘结层与所述包装袋之间的粘结力为F2，50N/m≤F1≤1000N/m，1≤F1/F2≤10，所述基材层的拉伸强度为100MPa至2000MPa。通过调控第一粘结层和第二粘结层的粘结力，以及基材层的拉伸强度满足上述范围，有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用以提高电化学装置的抗压能力，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，50N/m≤F2≤800N/m。通过调控第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2在上述范围内，更有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用，以提高电化学装置的抗压能力，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，所述第一粘结层的厚度为0.5μm至50μm，所述第二粘结层的厚度为0.5μm至50μm。通过调控第一粘结层和第二粘结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，所述第一粘结层和所述第二粘结层的材料各自独立地包括丙烯酸类化合物、丙烯酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、聚氨酯类化合物、松香树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、石油树脂、环氧树脂、乙酸乙烯基类化合物、聚乙烯醇缩醛类化合物、聚酰胺类化合物、硫化硅橡胶、呋喃树脂、甲醛树脂、聚酰亚胺类化合物、脲醛树脂、乙酸酯类化合物、苯乙烯、微晶蜡或苯乙烯与C2-C5的烯烃的共聚物中的至少一种。通过选择上述化合物，使得第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1，以及第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2能够满足本申请的要求，从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，所述基材层的厚度为1μm至50μm。通过调控基材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，所述基材层的材料包括铝、不锈钢、钛合金、镍或云母片中的至少一种。通过选择上述材料，得到的基材层具有良好的力学性能，从而有利于提高电化学装置的抗压能力，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，所述电极组件为卷绕结构，所述电极组件包括极耳，沿所述电极组件自身厚度方向，所述电极组件包括第一表面和第二表面，所述极耳至所述第一表面的距离为L1，所述极耳至所述第二表面的距离为L2，L1/L2＞1，所述第一粘结层粘贴在所述第一表面。得到的电化学装置整体具有良好的耐挤压机械强度，电化学装置的抗压能力得以提高，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，所述电极组件包括极耳和极片，所述极片包括所述极耳与所述极片连接的连接区域，沿所述电极组件自身厚度方向，所述粘结件的正投影与所述连接区域的正投影至少部分重叠，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，所述粘结件的正投影的面积大于或等于所述连接区域的正投影的面积。
在本申请的一些实施方案中，所述极耳为负极极耳，所述负极极耳的材料包括铜、铜合金、镍、镍合金或铜镀镍中的至少一种。通过选择上述材料，得到的负极极耳具有良好的力学性能，有利于提高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，其包括前述任一实施方案中的电化学装置。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。
本申请提供了一种电化学装置和电子装置，电化学装置包括包装袋、电极组件和粘结件，电极组件设置于包装袋内，粘结件用于粘结电极组件和包装袋，粘结件包括依次层叠设置的第一粘结层、基材层和第二粘结层，第一粘结层粘贴在电极组件的表面，第二粘结层粘贴在包装袋靠近电极组件的表面，第一粘结层与电极组件之间的粘结力为F1，第二粘结层与包装袋之间的粘结力为F2，50N/m≤F1≤1000N/m，1≤F1/F2≤10，所述基材层的拉伸强度为100MPa至2000MPa。通过调控第一粘结层和第二粘结层的粘结力，以及基材层的拉伸强度满足上述范围，有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用以提高电化学装置的抗压能力，从而提高电化学装置的安全性能。
当然，实施本申请的任一实施方案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它的实施例。
图1为本申请一种实施方案中的电化学装置的结构示意图；
图2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3为本申请一种实施方案中的粘结件沿自身厚度方向的剖面结构示意图；
图4为本申请另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5为本申请一种实施方案中的电化学装置在圆棒钝钉作用下的局部受力分析图；
图6为图5中的受力仿真模拟测试图；
图7为本申请再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8为本申请一种实施方案中的电极组件粘贴粘结件的示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方案中的附图，对本申请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它实施例，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。
如图1所示为本申请一些实施方案中的电化学装置，电极组件(图中未示出)设置于包装袋10内，电极组件包括正极极耳211和负极极耳221，且正极极耳211和负极极耳221沿电化学装置自身长度方向伸出。为了方便理解，以电化学装置自身长度方向为X方向、以电化学装置自身宽度方向为Y方向、以电化学装置自身厚度方向为Z方向建立三维直角坐标系。其中，电极组件自身长度方向与电化学装置自身长度方向(X方向)相同，电极组件自身宽度方向与电化学装置自身宽度方向(Y方向)相同，电极组件自身厚度方向与电化学装置自身厚度方向(Z方向)相同，粘结件自身厚度方向与电化学装置自身厚度方向(Z方向)相同。上述正极极耳和负极极耳为本领域公知的正极极耳和负极极耳，本申请对此不做限定。
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，如图2和图3所示，电化学装置包括包装袋10、电极组件20和粘结件30，电极组件20设置于包装袋10内，电极组件20包括正极极片21、负极极片22和隔离膜23，粘结件30用于粘结电极组件20和包装袋10，粘结件30粘贴在电极组件20沿自身厚度方向(Z方向)一侧的外表面。粘结件30包括沿自身厚度方向(Z方向)依次层叠设置的第一粘结层31、基材层32和第二粘结层33，第一粘结层31粘贴在电极组件20的表面，第二粘结层33粘贴在包装袋10靠近电极组件20的表面，第一粘结层31与电极组件20之间的粘结力为F1，第二粘结层33与包装袋20之间的粘结力为F2，50N/m≤F1≤1000N/m，1≤F1/F2≤10，基材层32的拉伸强度为100MPa至2000MPa。或者，如图4所示，粘结件30粘贴在电极组件20沿自身厚度方向(Z方向)两侧的外表面。其中，图3中的Y方向为粘结件30的宽度方向，其仅作为一种示例。可以理解的是，粘结件在电化学装置中的粘贴位置和方向可以根据实际情况进行选择。
可以理解的是，沿电极组件自身厚度方向(Z方向)上两侧的外表面和电极组件自身宽度方向(Y方向)上两侧的外表面都可以粘贴粘结件，粘结件的粘贴位置和数量可以根据实际情况进行选择。在本申请中，正极极片包括正极集流体和设置于正极集流体厚度方向(与Z方向相同)上的表面上的正极材料层，负极极片包括负极集流体和设置于负极集流体厚度方向(与Z方向相同)上的表面上的负极材料层；电极组件的外表面是指靠近包装袋的表面，电极组件的外表面可以是正极集流体、负极集流体、负极材料层或隔离膜。上述电极组件和包装袋是指本领域公知的电极组件和包装袋，本申请对此不做限定。
例如，第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1可以为50N/m、100N/m、200N/m、300N/m、400N/m、500N/m、600N/m、700N/m、800N/m、900N/m、1000N/m或为其间的任意范围，F1/F2的值可以为1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或为其间的任意范围，基材层的拉伸强度可以为100MPa、200MPa、300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、800MPa、1000MPa、1100MPa、1200MPa、1300MPa、1400MPa、1500MPa、1700MPa、2000MPa或为其间的任意范围。当第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1过小时(例如小于50N/m)，第一粘结层与电极组件之间的粘结力不足，在外力作用下容易破损进一步影响粘结力，从而影响电化学装置的安全性能。当第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1过大时(例如大于1000N/m)，使得第一粘结层与电极组件之间呈现刚性粘结，无法有效发生弹性形变，从而无法提高电化学装置的抗压能力。当F1/F2的值过小(例如小于1)或过大(例如大于10)，均不利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体以改善电化学装置的安全性能。当基材层的拉伸强度过小时(例如小于100MPa)，对电化学装置的安全性能改善不明显。当基材层的拉伸强度过大时(例如大于2000MPa)，基材层的材料刚性增加，但是延展性会下降，使得粘结件在外力挤压时更容易产生碎片，刺破电极组件，导致短路，会影响电化学装置的安全性能。
整体而言，通过调控F1和F1/F2的值在上述范围内，有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用以提高电化学装置的抗压能力，以及选择具有上述拉伸强度的基材层，其具有良好的力学性能和可塑性，能够提高电化学装置的抗压能力和跌落性能，从而提高电化学装置的安全性能。
具体地，如图5所示，为电化学装置在圆棒钝钉40作用下的局部受力分析图，当圆棒钝钉40向下挤压电化学装置时，粘结件30受到向下的力有第一粘结层31与电极组件20之间的粘结力F1、圆棒钝钉40头部挤压处的切向力F3与F4，粘结件30受到向上的力有包装袋10与第二粘结层之间的粘结力F2、电化学装置对粘结件30的支持力F5。对受力进行分解后，由于粘结件30沿Y方向未发生位移，则F3和F4沿Y方向分解的分力F3’与F4’相等。由于粘结件30需要粘贴在电极组件20的表面，F3和F4沿Z方向分解的分力为F34，且F34+F1应大于F5+F2。而支持力F5与F34垂直分力属于相互作用力，因此相等。
同时，结合仿真模拟测试(如图6所示)，从图中可以看出，在圆棒钝钉40挤压电化学装置的过程中，区域405处的压力大于区域401、区域402、区域403、区域404、区域406、区域407和区域408，也即圆棒钝钉头部的圆弧边产生的压力最大，也即代表了圆棒钝钉40对于电化学装置整体的切向应力最大，当第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1，以及第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2满足50N/m≤F1≤1000N/m和1≤F1/F2≤10，包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用，可以有效提高电化学装置的抗压能力，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，50N/m≤F2≤800N/m。第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2可以为50N/m、100N/m、200N/m、300N/m、400N/m、500N/m、600N/m、700N/m、800N/m或为其间的任意范围。通过调控第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2在上述范围内，更有利于包装袋、电极组件和粘结件形成力学性能一致的整体，彼此之间形成协同作用，以提高电化学装置的抗压能力，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，第一粘结层的厚度为0.5μm至50μm，第二粘结层的厚度为0.5μm至50μm。例如，第一粘结层的厚度可以为0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、34μm、40μm、45μm、50μm或为其间的任意范围，第二粘结层的厚度可以为0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、34μm、40μm、45μm、50μm或为其间的任意范围。当第一粘结层和/或第二粘结层的厚度过小时(例如小于0.5μm)，对电化学装置的安全性能改善不明显。当第一粘结层和/或第二粘结层的厚度过大时(例如大于50μm)，第一粘结层的厚度对第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1基本无影响，第二粘结层的厚度对第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2也基本无影响，但第一粘结层和/或第二粘结层的厚度大于50μm不仅会影响电化学装置整体的厚度均匀性，而且也造成浪费。通过调控第一粘结层和第二粘结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，例如厚度均匀性。
在本申请的一些实施方案中，第一粘结层和第二粘结层的材料各自独立地包括但不限于丙烯酸类化合物、丙烯酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、聚氨酯类化合物、松香树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、石油树脂、环氧树脂、乙酸乙烯基类化合物、聚乙烯醇缩醛类化合物、聚酰胺类化合物、硫化硅橡胶、呋喃树脂、甲醛树脂、聚酰亚胺类化合物、脲醛树脂、乙酸酯类化合物、苯乙烯、微晶蜡或苯乙烯与C2-C5的烯烃的共聚物中的至少一种。优选地，丙烯酸酯类化合物可以包括但不限于丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯或丙烯酸-2-乙基已基酯中的至少一种；乙酸酯类化合物可以包括但不限于乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯或乙酸丁酯中的至少一种；苯乙烯与C2-C5的烯烃的共聚物可以包括但不限于苯乙烯-异戊二烯共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、氢化苯乙烯-丁二烯共聚物中的至少一种。通过选择上述化合物，使得第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1，以及第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2能够满足本申请的要求，从而改善电化学装置的安全性能。其中，C2-C5的烯烃可以是乙烯、丙烯、丁烯、丁烯的同分异构体、戊烯或戊烯的同分异构体。
本申请对上述第一粘结层和第二粘结层的材料的分子量没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如聚氨酯类化合物、松香树脂、萜烯树脂、石油树脂、环氧树脂、聚乙烯醇缩醛类化合物、聚酰胺类化合物、硫化硅橡胶、呋喃树脂、甲醛树脂、聚酰亚胺类化合物、脲醛树脂、微晶蜡的分子量依次可以为40000至60000、250至350、800至1300、500至1000、400至600、30000至50000、600至700、30000至50000、500至1000、12000至17000、40000至50000、8000至15000、400至600。可以理解的是上述分子量仅为示例，上述第一粘结层和第二粘结层的材料也可以为市售常规的满足本申请要求的材料。
在本申请的一些实施方案中，基材层的厚度为1μm至50μm。例如，基材层的厚度可以为1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或为其间的任意范围。当基材层的厚度过小时(例如小于1μm)，其力学性能下降，在外力作用下容易破损而影响电化学装置的安全性能。当基材层的厚度过大时(例如大于50μm)，使得粘结件的整体厚度增加，会影响电化学装置整体的厚度均匀性。通过调控基材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，例如厚度均匀性。具体地，可以通过调整基材层的材料种类和制备过程中的工艺(例如退火温度和退火时间等)来调整基材层的拉伸强度。
在本申请的一些实施方案中，基材层的材料包括铝、不锈钢、钛合金、镍或云母片中的至少一种。通过选择上述材料，得到的基材层具有良好的力学性能，从而有利于提高电化学装置的抗压能力，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，电极组件为卷绕结构，电极组件包括极耳，沿电极组件自身厚度方向，电极组件包括第一表面和第二表面，极耳至第一表面的距离为L1，极耳至第二表面的距离为L2，L1/L2＞1，第一粘结层粘贴在第一表面。其中，极耳靠近第二表面，当电化学装置收到外力冲击时，极耳可以为电极组件的第二表面提供一定的支撑力，进而改善第二表面的耐挤压机械强度。与此同时，将粘结件粘贴在电极组件的第一表面，则可以改善第一表面的耐挤压机械强度。从而，得到的电化学装置整体具有良好的耐挤压机械强度，电化学装置的抗压能力得以提高，进而改善电化学装置的安全性能。上述极耳是指本领域公知的极耳，本申请对此不做限定。
示例性地，如图7所示，电极组件20为卷绕结构，电极组件20包括正极极耳211和负极极耳221，正极极耳211与正极极片21连接，负极极耳221与负极极片22连接。沿电极组件20的自身厚度方向(Z方向)，负极极耳221至电极组件20第一表面20a的距离为L1，负极极耳221至电极组件20第二表面20b的距离为L2，且L1大于L2。同时，正极极耳211至电极组件20第一表面20a的距离也大于正极极耳211至电极组件20第二表面20b的距离。将具有图3所述结构的粘结件30粘贴在第一表面20a。这样，有利于改善第一表面的耐挤压机械强度，以提高电化学装置整体的抗压能力，得到的电化学装置具有良好的安全性能。可以理解的是，电极组件的结构包括但不限于卷绕结构，电极组件也可以为叠片结构。
在本申请的一些实施方案中，电极组件包括极耳和极片，极片包括极耳与极片连接的连接区域，沿电极组件自身厚度方向，粘结件的正投影与连接区域的正投影至少部分重叠。这样，当电化学装置受到外力时，粘结件的设置能够提高电极组件整体力学性能的一致性，还可以保护极耳以降低极耳发生形变或破损的风险，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，沿电极组件自身厚度方向，粘结件的正投影的面积大于或等于连接区域的正投影的面积。示例性地，如图8所示，电极组件20包括正极极耳211和负极极耳221，负极极耳221与负极极片(图中未示出)连接，且具有连接区域223，将粘结件30的第一粘结层(图中未示出)覆盖在电极组件20的外表面，且沿电极组件20自身厚度方向(Z方向)，粘结件30覆盖连接区域223，粘结件30的面积大于连接区域223的面积，也即粘结件30的正投影的面积大于连接区域223的正投影的面积。这样，当电化学装置受到外力时，粘结件的设置能够提高电极组件整体力学性能的一致性，还可以保护极耳以降低极耳发生形变或破损的风险，有利于提高电化学装置的安全性能。为了方便理解，结合图7，上述粘结件30的正投影是指粘结件30在包装袋10沿Z方向相对的两个表面中的任一表面上的正投影，上述连接区域223的正投影是指连接区域223在包装袋10沿Z方向相对的两个表面中的任一表面上的正投影。
在本申请的一些实施方案中，极耳为负极极耳，负极极耳的材料包括铜、铜合金、镍、镍合金或铜镀镍中的至少一种。负极极耳、正极极耳可能有边缘毛刺，将负极极耳设置在负极极片上、正极极耳设置在正极极片上可能会产生毛刺，而负极极耳多采用含镍的材料，力学强度通常大于正极极耳(多为含铝的材料)，从而负极极耳的毛刺的强度也更大，更容易刺破隔离膜而影响电化学装置的安全性能。通过将粘结件粘贴在如图8所示的位置，可以增强与连接区域对应的电极组件的力学性能，当在外力作用下，能够减少电极组件产生的形变，以降低负极极耳的毛刺刺破隔离膜的风险，进而提高电化学装置的安全性能。通过选择上述负极极耳的材料，得到的负极极耳具有良好的力学性能，有利于提高电化学装置的安全性能。
本申请对粘结件的制备方法没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，可以包括但不限于以下步骤：将第一粘结层中所用的物质溶于溶剂得到第一粘结层浆料，将第二粘结层中所用的物质溶于溶剂得到第二粘结层浆料，将第一粘结层浆料和第二粘结层浆料分别涂覆在基材层沿自身厚度方向的两个表面上，烘干处理得到粘结件。
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。
电化学装置的制备过程为本领域技术人员所熟知的，本申请没有特别的限制，例如，可以包括但不限于以下步骤：将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，并根据需要将其卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，粘贴粘结件后将电极组件放入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置；或者，将正极极片、隔离膜和负极极片按顺序堆叠，然后用胶带将整个叠片结构的四个角固定好得到叠片结构的电极组件，粘贴粘结件后将电极组件置入包装袋内，将电解液注入包装袋并封口，得到电化学装置。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于包装袋中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。其中，本申请对正极极片、隔离膜、负极极片和电解液的材料和制备方法，可以采用本领域已知的材料和制备方法，本申请对此不做限定。
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案进行更具体地说明。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：
拉伸强度的测试：
将测试试样用冲切机冲切出15mm×70mm的样品，将样品固定到高铁拉力机的测试夹具上测试样品的抗拉强度，拉伸速度5mm/min，拉力机两夹具中间标准距离为50mm。记录拉伸强度和位移曲线，位移曲线中拉伸强度的最大值为测试试样的拉伸强度。其中，测试试样为基材层，在制样时，需要将基材层表面设置的第一粘结层和/或第二粘结层使用酒精等有机溶剂去除，然后再进行测试。
F1和F2的测试：
F1为粘结件中第一粘结层与电极组件之间的粘结力，在制样时，将粘结件以及与之邻近的电极组件的部分和包装袋部分作为一个整体取下来，然后将第二粘结层与包装袋部分刮除，然后裁剪为20mm×100mm的测试试样(如试样长度不足，可以使用等宽的纸片，粘结在测试试样受拉的一端，延长测试试样总长度，便于夹具夹紧试样端)。将测试试样对包装袋的那一面使用高粘胶纸(3M胶纸)固定到高铁拉力机的测试夹具上，进行粘结力测试，剥离角度为90°，拉伸速度50mm/min，单次拉伸位移为30mm，每个样品测试10组平行样，取最终的平均值记为F1。
F2为粘结件中第二粘结层与包装袋之间的粘结力，在制样时，将粘结件以及与之邻近的电极组件的部分和包装袋的部分作为一个整体取下来，然后将第一粘结层与电极组件部分刮除，然后裁剪为20mm×100mm的测试试样(如试样长度不足，可以使用等宽的纸片，粘结测试在试样受拉的一端，延长测试试样总长度，便于夹具夹紧试样端)。将测试试样对电极组件的那一面使用高粘胶纸(3M胶纸)固定到高铁拉力机的测试夹具上，进行粘结力测试，剥离角度为90°，拉伸速度50mm/min，单次拉伸位移为30mm，每个样品测试10组平行样，取最终的平均值记为F2。
钝刺极限力的测试：
将锂离子电池满充，采用三角棒挤压机(型号：DKBF-3KH，厂商：Dae Kyung)用直径为6±0.1mm长度为6.7cm的圆棒钝钉，圆棒钝钉头部为等径的半球型，用此圆棒钝钉挤压锂离子电池的几何中心，挤压速度为300N/min，施加下压力作用于锂离子电池的表面。记录下压力与下压位移，以下压位移出现突变的点记录为锂离子电池出现破碎的点，记录此时对应的的力为钝刺极限力。
跌落测试：
将锂离子电池在半充状态下静置2h后测量跌落前基准电压和内阻，确保锂离子电池的电压为3.94V至3.99V。使用压缩设备，将锂离子电池放入压缩夹具中，用5kg压块压7s，静置1h后测量锂离子电池的电压和内阻，并检查锂离子电池外观是否破损、漏液、膨胀以及腐蚀等情况。
清洁跌落夹具，将锂离子电池装入跌落夹具内，按照如下顺序，将锂离子电池在高1.5米处从6个方向分别自由落下：头->尾->头右角->尾右角->头左角->尾左角，锂离子电池与地面的角度为：45°±15°，重复5轮。每轮测试结束后如锂离子电池存在漏液、发热、冒烟、着火或电压降低超过50mV则停止跌落，跌落结束后将锂离子电池常温静置24h后测电压和内阻。跌落通过的标准为不起火，不漏液，与粘结件相连的电极组件无撕裂，测试完成后锂离子电池的电压降低不超过50mV。每个实施例或对比例中制得的锂离子电池各测试10个，记录通过的个数。
实施例1-1
<正极极片的制备>
将正极活性材料LiCoO2、导电剂导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比为96:2:2进行混合，加入N-甲基吡咯烷酮(NMP)，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得正极浆料，其中正极浆料的固含量为70wt％。将正极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的正极集流体铝箔的一个表面上，将铝箔在120℃下烘干处理1h，得到单面涂覆有正极材料层的正极极片。在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂布正极材料层的正极极片。然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥1h，得到规格为74mm×867mm的正极极片。在正极极片上焊接连接正极极耳，正极极耳的材料为铝箔。
<负极极片的制备>
将负极活性材料石墨、粘结剂丁苯橡胶、增稠剂羧甲基纤维素钠按照质量比为97.4:1.4:1.2进行混合，加入去离子水，在真空搅拌机作用下搅拌均匀，获得负极浆料，其中负极浆料的固含量为75wt％。将负极浆料均匀涂覆于厚度为12μm的负极集流体铜箔的一个表面上，将铜箔在120℃下烘干，得到涂层厚度为130μm的单面涂覆有负极材料层的负极。在铜箔的另一个表面上重复以上步骤，即得到双面涂覆负极材料层的负极极片。然后经过冷压、裁片、分切后，在120℃的真空条件下干燥1h，得到规格为78mm×875mm的负极极片。在负极极片上焊接连接负极极耳，负极极耳的材料为铜箔镀镍。
<电解液的制备>
在含水量<10ppm的氩气气氛手套箱中，将碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二甲酯按照质量比为7:2:1混合得到有机溶剂，然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂，得到电解液。其中，锂盐的浓度为1mol/L。
<隔离膜的制备>
采用厚度为7μm的多孔聚乙烯薄膜(Celgard公司提供)。
<粘结件的制备>
第一粘结层浆料的制备：将丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基已基酯、萜烯树脂(山东柯普化工有限公司，JL100)、苯乙烯按照质量比为60:15:20:5混合，加入环己烷中充分溶解，得到固含量为30wt％的第一粘结层浆料。
第二粘结层浆料的制备：将苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Kraton(科腾，产地为日本)，D1161JSP)、乙酸乙酯、松香树脂(Kraton(科腾，产地为美国)，KratonSYLVALITE RE 100L)和微晶蜡(中国石油化工股份有限公司荆门分公司，80号微晶蜡)按照质量比为60:5:20:15混合，然后加入甲苯充分溶解，得到固含量为30wt％的第二粘结层浆料。
以厚度为20μm不锈钢箔-1作为基材层，将第一粘结层浆料涂覆在基材层的一个表面上，在85℃下烘干，得到涂覆有第一粘结层的基材层。然后将第二粘结层浆料涂覆在基材层的另一个表面上，在85℃下烘干，得到含有依次层叠设置的第一粘结层、基材层和第二粘结层的粘结件。其中，第一粘结层的厚度为5μm，第二粘结层的厚度为5μm，基材层的拉伸强度为100MPa。
<锂离子电池的制备>
将上述制备得到的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片中间以起到隔离的作用，卷绕得到电极组件。然后将上述制备得到的粘结件的粘结层粘贴在电极组件的外表面，粘贴位置如图8所示。然后将电极组件置于铝塑膜包装袋中，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。
实施例1-2至实施例1-5
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1至实施例2-7
除了按照表2调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1
除了不设置粘结件以外，其余与实施例1-1相同。
对比例2至对比例4
除了按照表1调整相关制备参数以外，其余与实施例1-1相同。
对比例5和对比例6
除了按照表2调整相关制备参数以外，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2所示。
表1
Figure BDA0003567930600000131
注：表1中的“/”表示不存在对应的参数。
从实施例1-1至实施例1-5、对比例1可以看出，在锂离子电池中设置本申请中的粘结件可以提高锂离子电池的钝刺极限力和跌落测试个数，也即锂离子电池的安全性能得到提高。从实施例1-1至实施例1-5、对比例2至对比例4可以看出，当第一粘结层与电极组件之间的粘结力F1和F1/F2的值均在本申请的范围内，得到的锂离子电池具有更好的安全性能。第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2，以及第一粘结层和第二粘结层中的材料通常会影响锂离子电池的安全性能，从实施例1-1至实施例1-5可以看出，当第二粘结层与包装袋之间的粘结力F2，以及第一粘结层和第二粘结层中的材料在本申请的范围内，得到的锂离子电池具有良好的安全性能。
表2
Figure BDA0003567930600000141
注：表2对比例6中的基材层的材料为不锈钢箔-2，不锈钢箔-1和不锈钢箔-2是通过调控不锈钢箔在制备过程中的退火温度和退火时间以使基材层的拉伸强度如表2所示。
从实施例实施例1-1、实施例2-1至实施例2-7、对比例5和对比例6可以看出，当基材层的拉伸强度在本申请的范围内，得到的锂离子电池具有更好的钝刺极限力，有更好的安全性能。第一粘结层、第二粘结层和基材层的厚度，以及基材层的拉伸强度通常会影响锂离子电池的性能，从实施例1-1、实施例2-1至实施例2-7可以看出，当第一粘结层、第二粘结层和基材层的厚度，以及基材层的拉伸强度在本申请的范围内，得到的锂离子电池具有良好的安全性能。
需要说明的是，上述实施例1-1至实施例1-5、实施例2-1至实施例2-7中的锂离子电池仅为示例，并不对本申请产生任何限制。
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 (11)

1.一种电化学装置，其包括包装袋、电极组件和粘结件，所述电极组件设置于所述包装袋内，所述粘结件用于粘结所述电极组件和所述包装袋，所述粘结件包括依次层叠设置的第一粘结层、基材层和第二粘结层，所述第一粘结层粘贴在所述电极组件的表面，所述第二粘结层粘贴在所述包装袋靠近所述电极组件的表面，所述第一粘结层与所述电极组件之间的粘结力为F1，所述第二粘结层与所述包装袋之间的粘结力为F2，50N/m≤F1≤1000N/m，1≤F1/F2≤10，所述基材层的拉伸强度为100MPa至2000MPa。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，50N/m≤F2≤800N/m。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一粘结层的厚度为0.5μm至50μm，所述第二粘结层的厚度为0.5μm至50μm。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述第一粘结层和所述第二粘结层的材料各自独立地包括丙烯酸类化合物、丙烯酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、聚氨酯类化合物、松香树脂、萜烯树脂、酚醛树脂、石油树脂、环氧树脂、乙酸乙烯基类化合物、聚乙烯醇缩醛类化合物、聚酰胺类化合物、硫化硅橡胶、呋喃树脂、甲醛树脂、聚酰亚胺类化合物、脲醛树脂、乙酸酯类化合物、苯乙烯、微晶蜡或苯乙烯与C2-C5的烯烃的共聚物中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述基材层的厚度为1μm至50μm。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述基材层的材料包括铝、不锈钢、钛合金、镍或云母片中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电极组件为卷绕结构，所述电极组件包括极耳，沿所述电极组件自身厚度方向，所述电极组件包括第一表面和第二表面，所述极耳至所述第一表面的距离为L1，所述极耳至所述第二表面的距离为L2，L1/L2＞1，所述第一粘结层粘贴在所述第一表面。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述电极组件包括极耳和极片，所述极片包括所述极耳与所述极片连接的连接区域，沿所述电极组件自身厚度方向，所述粘结件的正投影与所述连接区域的正投影至少部分重叠。
9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，沿所述电极组件自身厚度方向，所述粘结件的正投影的面积大于或等于所述连接区域的正投影的面积。
10.根据权利要求8或9所述的电化学装置，其中，所述极耳为负极极耳，所述负极极耳的材料包括铜、铜合金、镍、镍合金或铜镀镍中的至少一种。
11.一种电子装置，其包括权利要求1至10中任一项所述的电化学装置。
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