CN115461421A - 一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置，胶纸包括粘结层、绝缘耐热层以及位于粘结层和绝缘耐热层之间的膨胀层，该膨胀层包括间规聚苯乙烯。该胶纸具有良好的膨胀率及耐高温性能。将该胶纸在应用于电化学装置中，胶纸的膨胀率可达150％至300％，电化学装置中电解液含量减少时，该胶纸仍能保持膨胀率，有效固定电极组件。且胶纸在高温下形状稳定不易变形，能够有效保持胶纸对电极组件的束缚效果。由此，本申请的电化学装置具有良好的高温安全性能。本申请的电子装置包括本申请的电化学装置，因此，该电子装置具有良好的高温安全性能。

Description

一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置
技术领域
本申请涉及电化学领域，具体涉及一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置。
背景技术
锂离子电池作为利用电能-化学能转换装置的典型代表，越来越广泛地应用于各个领域中。
现有的圆柱形锂离子电池由于电极组件与壳体之间存在一定的间隙，在跌落、滚筒过程中，电极组件与壳体发生相对运动，造成电压降失效、极片断裂、极耳断裂等严重后果。为了解决上述问题，本领域技术人员往往利用膨胀胶纸浸泡电解液后沿厚度方向发生膨胀，以填充电极组件与壳体之间的间隙，从而束缚电极组件在壳体内的震动摇晃，进而缓冲跌落、滚筒应力，提高锂离子电池的安全性。
然而，目前使用的膨胀胶纸在电极组件制程及后续高温(＞60℃)存储过程中容易发生变形，导致膨胀胶纸对电极组件的束缚效果变差。另外，随着锂离子电池的循环，电解液含量变少，膨胀胶纸的膨胀率随之降低，也会导致膨胀胶纸对电极组件的束缚效果变差，从而造成锂离子电池的安全问题。
发明内容
本申请提供了一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置，以提高胶纸的耐高温性能，改善电化学装置的高温安全性能。
需要说明的是，在以下内容中，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。具体技术方案如下：
本申请第一方面提供了一种胶纸，其包括粘结层、绝缘耐热层以及位于粘结层和绝缘耐热层之间的膨胀层；膨胀层包括间规聚苯乙烯。
本申请提供的胶纸中的绝缘耐热层具有绝缘及耐高温的效果，能够有效防止锂离子电池内外短路，避免外界的高温使胶纸发生热收缩变形，从而有效改善胶纸因高温变形而导致对电极组件束缚效果变差的问题。
本申请提供的胶纸中的膨胀层位于粘结层和绝缘耐热层之间，膨胀层包括间规聚苯乙烯。在电解液中浸泡后，包含该膨胀层的胶纸的膨胀率可达150％至300％，由于形成膨胀层的间规聚苯乙烯具备良好的耐高温性，使得胶纸在高温(＞60℃)下形状稳定不易变形，能够有效保持胶纸在高温下对电极组件的束缚效果，降低电极组件在壳体内晃动的风险。同时，锂离子电池中电解液含量的减少对胶纸膨胀率的影响变小甚至不影响。
整体而言，本申请的胶纸包括粘结层、绝缘耐热层以及位于粘结层和绝缘耐热层之间的膨胀层，膨胀层包括间规聚苯乙烯。该胶纸具有良好的膨胀率及耐高温性能。将本申请的胶纸在应用于锂离子电池中，胶纸中的间规聚苯乙烯浸泡电解液后，分子取向应力释放，分子链收缩，使胶纸在纵向方向上收缩，在厚度方向上膨胀，膨胀率可达150％至300％。这样，胶纸在体积不变的情况下厚度增加，能够有效填补电极组件与壳体之间的间隙，进而束缚电极组件在壳体内的震动摇晃，以缓冲锂离子电池的跌落、滚筒应力，从而提高锂离子电池的安全性能。同时，锂离子电池中电解液含量的减少对本申请胶纸的膨胀率的影响减小，进一步提高了锂离子电池的安全性能。该胶纸在高温下形状稳定，不易发生变形，能够有效保持胶纸对电极组件的束缚效果，从而有效改善锂离子电池的高温安全性能。
在本申请的一些实施例中，形成膨胀层的间规聚苯乙烯的重均分子量为100000至700000，优选为300000至400000。例如，不限于任何理论，间规聚苯乙烯的重均分子量过小，例如小于100000，间规聚苯乙烯的拉伸强度过低，胶纸容易发生断裂，且小分子的间规聚苯乙烯浸泡于电解液中容易发生溶胀溶出，使锂离子电池的电化学性能变差；间规聚苯乙烯的重均分子量过大，例如大于700000，间规聚苯乙烯的硬度过大，不利于胶纸的生产加工。
在本申请的一些实施例中，间规聚苯乙烯的熔点为255℃至275℃，表明间规聚苯乙烯的耐高温性能好，有利于改善胶纸的耐高温性能。
在本申请的一些实施例中，将胶纸在电解液中于常温(23℃至26℃)下浸泡12h，胶纸在厚度方向上的膨胀率为150％至300％，优选为200％至300％，表明胶纸在常温和高温下浸泡电解液后均能够在厚度方向上具有良好的膨胀率，以有效填充电极组件与壳体之间的间隙，使电极组件得以固定。胶纸在厚度方向上的膨胀率在上述优选范围时，胶纸能够更有效地填充电极组件与壳体之间的间隙，更好地固定电极组件。
在本申请的一些实施例中，将胶纸在电解液中于常温下浸泡12h，胶纸在纵向上的收缩率为150％至300％，这样，胶纸在厚度方向上膨胀的同时，在纵向上进行收缩，胶纸体积保持稳定不变。在本申请中，纵向垂直或近似垂直于胶纸的厚度方向。
在本申请的一些实施例中，将胶纸在电解液中于常温下浸泡12h，胶纸膨胀后的体积变化率为0％，表明胶纸在常温和高温下浸泡电解液发生膨胀后体积稳定不变。
在本申请的一些实施例中，膨胀层还包括第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂。本申请对第一弹性体的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第一弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)。本申请对第二弹性体的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，第二弹性体包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚丁二烯(PB)或聚异丁烯(PIB)中的至少一种。本申请对填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，填料包括钛白粉、滑石粉、白炭黑或碳酸钙中的至少一种。本申请对固化剂的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，固化剂包括氨基树脂、环氧树脂或聚异氰酸酯中的至少一种。通过在膨胀层中加入第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂，以避免胶纸的膨胀率随着锂离子电池中电解液含量的减少而降低，进而确保胶纸对电极组件的固定效果，有效改善锂离子电池的安全性能。
在本申请的一些实施例中，基于膨胀层的总质量，间规聚苯乙烯的质量比例为80％至100％，优选为85％至100％，更优选为90％至95％。第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂质量之和的质量比例为0％至20％，优选为0％至15％，更优选为5％至10％。通过将间规聚苯乙烯的质量比例以及第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂质量之和的质量比例控制在上述范围内，更有利于提高胶纸的耐高温性能。
在本申请的一些实施例中，第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂的质量比例为(20-40):(14-34):(31-36):(10-15)，优选为30:24:36:10。通过将第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂的质量比例控制在上述范围内，更有利于避免胶纸由于电解液含量的减少而导致膨胀率的下降。
在本申请的一些实施例中，胶纸的厚度为20μm至50μm。通过将胶纸的厚度控制在上述范围内，能够通过胶纸的膨胀合理填充电极组件与壳体之间的间隙，有利于提高胶纸对电极组件的束缚效果，并且，有利于减小锂离子电池的体积，进而得以能量密度的提高。
在本申请的一些实施例中，粘结层的厚度为5μm至10μm。粘结层的厚度过薄，例如低于5μm，胶纸与电极组件之间的粘结力降低，胶纸对电极组件的束缚效果将变差；粘结层的厚度过厚，例如高于10μm，使胶纸的厚度增大，电极组件与壳体之间的距离需要随之增大以满足胶纸所需间隙，将增大锂离子电池的体积，从而降低锂离子电池的能量密度。
在本申请的一些实施例中，膨胀层的厚度为10μm至30μm。膨胀层的厚度过薄，例如低于10μm，胶纸的耐高温性能降低，进而影响胶纸在高温下和电解液含量减小时的膨胀率；膨胀层的厚度过厚，例如高于30μm，使胶纸的厚度增大，电极组件与壳体之间的距离需要随之增大以满足胶纸所需间隙，将增大锂离子电池的体积，从而降低锂离子电池的能量密度。
在本申请的一些实施例中，绝缘耐热层的厚度为5μm至10μm。绝缘耐热层的厚度过薄，例如低于5μm，胶纸的绝缘、耐高温作用降低，不利于防止胶纸在高温下的变形；绝缘耐热层的厚度过厚，例如高于10μm，使胶纸的厚度增大，电极组件与壳体之间的距离需要随之增大以满足胶纸所需间隙，将增大锂离子电池的体积，从而降低锂离子电池的能量密度。
在本申请的一些实施例中，对本申请粘结层的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，粘结层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(俗称：亚克力)、聚丙烯(PP)、热熔型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)橡胶、聚乙烯(PE)或聚酰胺中的至少一种。选用上述材料作为粘结层的材料，有利于提高胶纸与电极组件之间的粘结力。
在本申请的一些实施例中，对本申请绝缘耐热层的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，绝缘耐热层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺(PI)或聚丙烯(PP)中的至少一种。通过选用上述材料作为绝缘耐热层的材料，有利于提高绝缘耐热层的绝缘和耐高温性能，进而有效防止由于外界的高温造成的胶纸变形。
本申请对胶纸的制备方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，本申请可以采用如下制备胶纸的方法，其包括以下步骤：
(1)将间规聚苯乙烯等原料按照本申请的配方预处理后输送至挤出系统，经熔融塑化后从模头挤出熔体，熔体经流延后形成特定晶体结构的间规聚苯乙烯薄膜，将间规聚苯乙烯薄膜进行定向拉伸，再在150℃至200℃的温度下进行热处理，以降低间规聚苯乙烯的热收缩率、提高尺寸稳定性，得到10μm至30μm的膨胀层；
(2)在膨胀层的一面涂布粘结层的材料，得到5μm至10μm的粘结层；
(3)在膨胀层的另一面热压复合绝缘耐热层的材料，得到5μm至10μm的绝缘耐热层；即得到本申请的胶纸。
本申请对膨胀层制备过程中，间规聚苯乙烯等原料的预处理方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。本申请对前述挤出系统的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
在本申请中，对间规聚苯乙烯薄膜进行定向拉伸时，定向拉伸可以为单向拉伸，也可以为双向拉伸。优选地，单向拉伸的方向为沿胶纸的纵向方向或横向方向拉伸，双向拉伸的方向为沿胶纸的纵向方向和横向方向拉伸。这样，间规聚苯乙烯的抗拉强度得以有效提高，能够更加适应生产加工需要。本申请对定向拉伸的拉力和方法没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
本申请的第二方面提供了一种电化学装置，其包括电极组件、壳体和本申请第一方面提供的胶纸。因此，当电化学装置在跌落或滚筒时，能够有效防止电极组件与壳体发生相对运动，避免电化学装置产生电压降失效、极片断裂或极耳断裂等严重后果，从而有效提高电化学装置在的安全性能。电化学装置处于高温环境下，胶纸具有良好的耐高温性，进一步避免胶纸由于受到高温而发生热收缩变形的问题，这样显著改善了胶纸因高温变形而导致对电极组件束缚效果变差的问题，进一步改善了电化学装置的高温安全性能。
在本申请的一些实施例中，电极组件为叠片结构或卷绕结构，胶纸设置于电极组件外表面与壳体之间，绝缘耐热层与壳体相邻，以有效防止外界的高温使胶纸发生变形；基于电极组件外表面的总面积，胶纸在电极组件外表面上的投影面积的占比为30％至100％。
在本申请的一些实施例中，电极组件为卷绕结构，胶纸设置于电极组件内表面上；基于电极组件内表面的总面积，胶纸在电极组件内表面上的投影面积的占比为30％至100％。
在本申请的一些实施例中，电极组件为卷绕结构，胶纸设置于电极组件外表面与壳体之间、以及胶纸设置于电极组件内表面上，基于电极组件外表面的总面积，胶纸在电极组件外表面上的投影面积的占比为30％至100％，基于电极组件内表面的总面积，胶纸在电极组件内表面上的投影面积的占比为30％至100％。
根据电极组件与壳体之间的距离，选择上述范围内的胶纸的面积比例，以充分填充电极组件与壳体之间的间隙，改善电极组件的固定效果。通过将胶纸在电极组件外表面和/或内表面上的投影面积的占比控制在上述范围内，能够有效改善电化学装置的高温安全性能。需要说明，上述“内表面”仅存在于卷绕结构的电极组件中，具体是指，电极组件经卷绕后，形成类似于空心圆柱体形的结构，该结构包括大圆形成的外表面和小圆形成的内表面，本申请的“内表面”可以理解为小圆形成的内表面，本领域技术人员应当理解，这里的大圆和小圆为近似圆形，在生产中也可以根据实际情况选择为椭圆形或类椭圆形。
在本申请中，电极组件包含隔膜、正极极片和负极极片。隔膜用以分隔正极极片和负极极片，以防止电化学装置内部短路，其允许电解质离子自由通过，完成电化学充放电过程的作用。本申请对隔膜、正极极片和负极极片的数量和种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。
本申请对壳体没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，壳体可以包含内层和外层，内层与隔板密封连接，因此内层的材料可以包括高分子材料，从而实现良好的密封效果；同时内层和外层的结合能够有效得保护电化学装置的内部结构。具体地，内层的材料包括聚丙烯、聚酯、对羟基苯甲醛、聚酰胺、聚苯醚、聚氨酯等中的至少一种。在本申请中，对外层的材料没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，外层的材料可以包括铝箔、氧化铝层、氮化硅层等中的至少一种。此外，壳体也可以为铝塑膜，铝塑膜包含尼龙层、铝箔层和聚丙烯(PP)层和/或哑光层。
在本申请中，对壳体的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。例如，壳体的厚度可以为50μm至500μm，优选为50μm至300μm，更优选为50μm至200μm。在上述厚度范围内的壳体可以有效保护电化学装置的内部结构。
本申请对电解液的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，将碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸氟代亚乙酯(FEC)等中的至少一种按照一定质量比例混合得到有机溶液后，加入锂盐溶解并混合均匀即可。本申请对锂盐的种类没有限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，锂盐可以包括LiPF6、LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiB(C6H5)4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiC(SO2CF3)3、LiSiF6、LiBOB或二氟硼酸锂中的至少一种。优选地，锂盐可以选用LiPF6，因为它可以给出高的离子电导率并改善循环特性。
本申请的电化学装置没有特别限制，其可以包括但不限于：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，本申请没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如电化学装置可以通过以下过程制造：在正极极片和负极极片之间放入隔膜，并根据需要将其卷绕或堆叠后放入壳体内，将电解液注入壳体并封口。此外，也可以根据需要将防过电流元件、导板等置于壳体中，从而防止电化学装置内部的压力上升、过充放电。
本申请第三方面提供了一种电子装置，其包括本申请第二方面提供的电化学装置。该电子装置具有良好的高温安全性能。
本申请的电子装置没有特别限制，其可以包括但不限于：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。
本申请提供了一种胶纸、包含该胶纸的电化学装置和电子装置，胶纸包括粘结层、绝缘耐热层以及位于粘结层和绝缘耐热层之间的膨胀层，该膨胀层包括间规聚苯乙烯。该胶纸具有良好的膨胀率及耐高温性能。将该胶纸在应用于电化学装置中，胶纸的膨胀率可达150％至300％，电化学装置中电解液含量减少时，该胶纸仍能保持膨胀率，有效固定电极组件。且胶纸在高温下形状稳定不易变形，能够有效保持胶纸对电极组件的束缚效果。由此，本申请的电化学装置具有良好的高温安全性能。本申请的电子装置包括本申请的电化学装置，因此，该电子装置也具有良好的高温安全性能。
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。
图1为本申请一些实施例的胶纸的结构示意图；
图2为本申请一些实施例的胶纸在电化学装置中的作用原理示意图；
图3为本申请一些实施例的胶纸中的间规聚苯乙烯在电解液中的作用原理示意图；
图4为本申请一些实施例的电化学装置的结构示意图；
图5为本申请另一些实施例的电化学装置的结构示意图。
附图标记：10.电极组件；20.胶纸；21.粘结层；22.膨胀层；23.绝缘耐热层；30.壳体。
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。
图1示出了本申请一些实施例的胶纸的结构示意图。其中，胶纸20包括粘结层21、膨胀层22和绝缘耐热层23，膨胀层22位于粘结层21和绝缘耐热层23之间，设置于电化学装置中的胶纸20，其粘结层21与电极组件内表面和/或外表面粘结，绝缘耐热层23与壳体相邻。
图2示出了本申请一些实施例的胶纸在电化学装置中的作用原理示意图。其中，图2中的(a)为电极组件10、图2中的(b)为在电极组件10卷绕贴胶纸20的原理示意图、图2中的(c)为胶纸20粘贴于电极组件10后的结构示意图、图2中的(d)为(c)中的粘贴胶纸20后的电极组件10装入壳体30后的结构示意图、图2中的(e)为电化学装置中注入电解液后胶纸20发生膨胀的结构示意图。如图2所示，将胶纸20粘贴于电极组件10外表面，在电化学装置中注入电解液后，胶纸20发生收缩膨胀，厚度方向x上胶纸20的厚度增加，纵向z上胶纸20的高度缩小，胶纸20的体积不变。胶纸20在厚度方向x上发生膨胀后，填补了电极组件10与壳体30之间的间隙。在本申请的另一些实施例中，电极组件10为卷绕结构时，胶纸20也可以设置于电极组件10内表面上。
图3为本申请一些实施例的胶纸中的间规聚苯乙烯在电解液中的作用原理示意图。其中，图3中的(f)为间规聚苯乙烯在电解液中浸泡前的结构示意图、图3中的(g)为间规聚苯乙烯在电解液中浸泡后的结构示意图。如图3所示，间规聚苯乙烯浸泡于电解液后，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。
图4为本申请一些实施例的电化学装置的结构示意图。其中，图4中的(h)为电化学装置的剖面结构示意图、图4中的(i)为电化学装置的俯视图。如图4所示，胶纸20设置于电极组件10外表面A与壳体30之间，胶纸20粘结在电极组件10外表面A上。
图5为本申请另一些实施例的电化学装置的结构示意图。其中，图5中的(j)为电化学装置的剖面结构示意图、图5中的(k)为电化学装置的俯视图。如图5所示，胶纸20设置于电极组件10外表面A与壳体30之间，胶纸20粘结在电极组件10外表面A上；并且，胶纸20设置于电极组件10内表面B上。
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：
膨胀率的测试：
将胶纸贴合在50μm离型膜或离型纸上，用2kg橡胶压辊来回各3次，要求平整无褶皱，剪取规格宽×长＝20mm×100mm，浸泡在电解液中，常温浸泡电解液12h或85℃浸泡4h后查看膨胀情况，用万分尺测量胶纸膨胀后的厚度。
膨胀率＝膨胀后厚度/膨胀前厚度×100％。
耐高温效果测试：
将胶纸置于80℃烘箱1h后取出，观察外观。
滚筒测试：
将锂离子电池在25℃环境下静置60min后测试电压、内阻、容量后，将电池装入专用夹具中，设置滚筒高度为1m，滚筒与电池接触的面为金属接触面，5min/圈，共滚动500圈，每100圈测试记录电压、内阻，检查外观并拍照。
跌落测试：
将锂离子电池在25℃环境下静置60min后测试电压、内阻、容量后，将电池装入专用夹具中，采用专用跌落设备自由跌落，电池放置位置距离地面1.9m，自由跌落300次，每跌落100次测量记录电压、内阻，检查外观并拍照。
<负极极片的制备>
将负极活性材料石墨粉末、导电剂导电炭黑(Super P)、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照重量比96:1.5:2.5进行混合，然后加入去离子水作为溶剂，调配成为固含量为70％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130μm的单面涂布负极活性材料的负极极片。以上步骤完成后，即已完成负极极片的单面涂布。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活性材料的负极极片。涂布完成后，将负极极片裁切待用。
<正极极片的制备>
将正极活性材料钴酸锂(LiCoO2)、导电剂纳米导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(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。将浆料均匀涂覆在厚度为9μm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的正极极片。以上步骤完成后，即完成正极极片的单面涂布。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的正极极片。涂布完成后，将正极极片裁切待用。
<电解液的制备>
在干燥氩气气氛中，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30:50:20混合得到有机溶液，然后向有机溶剂中加入锂盐六氟磷酸锂溶解并混合均匀，得到锂盐的浓度为1.15mol/L的电解液。
<隔膜的制备>
将氧化铝与聚偏氟乙烯依照质量比90:10混合并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50％的陶瓷浆料。随后采用微凹涂布法将陶瓷浆料均匀涂布到多孔基材(聚乙烯，厚度7μm，平均孔径为0.073μm，孔隙率为26％)的其中一面上，经过干燥处理以获得陶瓷涂层与多孔基材的双层结构，陶瓷涂层的厚度为50μm。
将聚偏二氟乙烯(PVDF)与聚丙烯酸酯依照质量比96:4混合并将其溶入到去离子水中以形成固含量为50％的聚合物浆料。随后采用微凹涂布法将聚合物浆料均匀涂布到上述陶瓷涂层与多孔基材双层结构的两个表面上，经过干燥处理以获得隔膜，其中聚合物浆料形成的单层涂层厚度为2μm。
<胶纸的制备>
(1)将间规聚苯乙烯与第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂按照表1中的质量比例混合，其中EVA、SEBS、氨基树脂和钛白粉的质量比例和种类如表1所示，经处理后得到间规聚苯乙烯薄膜，将间规聚苯乙烯薄膜进行双向定向拉伸后，在180℃下进行热处理，得到膨胀层，膨胀层的厚度如表1所示；
(2)在膨胀层的一面涂布粘结层的材料，得到粘结层，其中，粘结层的材料和厚度如表1所示；
(3)在膨胀层的另一面热压复合绝缘耐热层的材料，得到绝缘耐热层，其中，绝缘耐热层的材料和厚度如表1所示；即得到胶纸。
<锂离子电池的制备>
将上述制备的正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正负极中间起到隔离的作用，并卷绕/叠片得到卷绕结构/叠片结构的电极组件。在电极组件的内表面和/或外表面贴上胶纸后装入铝塑膜壳体中，并在80℃下脱去水分，注入配好的电解液，经过真空封装、静置、化成、抽气等工序得到锂离子电池。
实施例1至实施例33、对比例1至对比例4中，<负极极片的制备>、<正极极片的制备>、<电解液的制备>、<隔膜的制备>、<胶纸的制备>及<锂离子电池的制备>的制备步骤均与上述各制备步骤相同，相关制备参数的变化如表1所示，相关效果参数的变化如表2所示：
Figure BDA0003869233340000121
Figure BDA0003869233340000131
Figure BDA0003869233340000141
Figure BDA0003869233340000151
Figure BDA0003869233340000161
从实施例1至实施例5和实施例32可以看出，锂离子电池的高温安全性能随着间规聚苯乙烯在膨胀层中的质量比例的变化而变化。选用间规聚苯乙烯的质量比例在本申请含量范围内的锂离子电池，其高温安全性能明显更好。
从实施例5和对比例1至对比例4可以看出，锂离子电池的高温安全性能随着膨胀层中成分的变化而变化。膨胀层中包括间规聚苯乙烯的锂离子电池，其高温安全性能明显更好。
第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂的种类和质量比例通常会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例6至实施例10、实施例14至实施例15可以看出，只要使得第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂的种类和质量比例在本申请含量范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
膨胀层的厚度通常也会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例10至实施例13可以看出，只要使得膨胀层的厚度在本申请含量范围内，就能得到高温安全性能良好的锂离子电池。
间规聚苯乙烯的重均分子量和熔点通常也会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例16至实施例18、实施例33可以看出，只要使得间规聚苯乙烯的重均分子量和熔点在本申请范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
粘结层的厚度和材料种类通常也会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例19至实施例22可以看出，只要使得粘结层的厚度和材料种类在本申请范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
绝缘耐热层的厚度和材料种类通常也会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例23至实施例26可以看出，只要使得绝缘耐热层的厚度和材料种类在本申请范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
胶纸的厚度和通常也会对锂离子电池的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例19至实施例20、实施例23至实施例24可以看出，只要使得胶纸的厚度在本申请范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
胶纸在电极组件外表面和/或内表面上的投影面积的占比通常也会对锂离子的高温安全性能产生影响。从实施例3、实施例27至实施例31可以看出，只要使得胶纸在电极组件外表面和/或内表面上的投影面积的占比在本申请含量范围内，就能够得到高温安全性能良好的锂离子电池。
综合上述分析可知，本申请的胶纸具有良好的膨胀率，其在高温环境下长时间存储，不收缩不变形。将本申请的胶纸应用于电化学装置中，进行滚筒测试和跌落测试，电化学装置的失效率低。可以看出，通过使用本申请的胶纸，电化学装置的高温安全性能得到明显提升，具有良好的高温安全性能。
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 (14)

1.一种胶纸，包括粘结层、绝缘耐热层以及位于所述粘结层和所述绝缘耐热层之间的膨胀层；
其中，所述膨胀层包括间规聚苯乙烯。
2.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述间规聚苯乙烯满足以下特征中的至少一者：
(a)所述间规聚苯乙烯的重均分子量为100000至700000；
(b)所述间规聚苯乙烯的熔点为255℃至275℃。
3.根据权利要求1所述的胶纸，其中，将所述胶纸在电解液中于常温下浸泡12h，所述胶纸满足以下特征中的至少一者：
(c)所述胶纸在厚度方向上的膨胀率为150％至300％；
(d)所述胶纸在纵向上的收缩率为150％至300％；
(e)所述胶纸膨胀后的体积变化率为0％。
4.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述膨胀层还包括第一弹性体、第二弹性体、填料和固化剂；
所述第一弹性体包括乙烯-醋酸乙烯共聚物；
所述第二弹性体包括苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丁二烯或聚异丁烯中的至少一种；
所述填料包括钛白粉、滑石粉、白炭黑或碳酸钙中的至少一种；
所述固化剂包括氨基树脂、环氧树脂或聚异氰酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的胶纸，其中，基于所述膨胀层的总质量，所述间规聚苯乙烯的质量比例为80％至100％，所述第一弹性体、所述第二弹性体、所述填料和所述固化剂质量之和的质量比例为0％至20％。
6.根据权利要求5所述的胶纸，其中，所述第一弹性体、所述第二弹性体、所述填料和所述固化剂的质量比例为(20-40):(14-34):(31-36):(10-15)。
7.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述胶纸的厚度为20μm至50μm。
8.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述胶纸满足以下特征中的至少一者：
(f)所述粘结层的厚度为5μm至10μm；
(g)所述膨胀层的厚度为10μm至30μm；
(h)所述绝缘耐热层的厚度为5μm至10μm。
9.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述粘结层的材料包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、热熔型苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)橡胶、聚乙烯或聚酰胺中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的胶纸，其中，所述绝缘耐热层的材料包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或聚丙烯中的至少一种。
11.一种电化学装置，其包括电极组件、壳体和权利要求1至10中任一项所述的胶纸。
12.根据权利要求11所述的电化学装置，其中，所述胶纸设置于所述电极组件外表面与所述壳体之间，所述绝缘耐热层与所述壳体相邻；
基于所述电极组件外表面的总面积，所述胶纸在所述电极组件外表面上的投影面积的占比为30％至100％。
13.根据权利要求11或12所述的电化学装置，其中，所述电极组件为卷绕结构，所述胶纸设置于所述电极组件内表面上；
基于所述电极组件内表面的总面积，所述胶纸在所述电极组件内表面上的投影面积的占比为30％至100％。
14.一种电子装置，其包括权利要求11至13中任一项所述的电化学装置。
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