CN116093538B - 电极组件、电化学装置和电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电极组件、电化学装置和电子装置，其中，电极组件包括电极极片和位于电极极片的至少一个表面上的隔离层，隔离层包含珠粒以及位于相邻珠粒之间的纤维，珠粒包括壳层和被壳层包裹的核芯，壳层包括粘结剂，核芯包括填料颗粒，珠粒的平均球形度S≥0.85。本发明的隔离层的纤维的孔径变小且变少，同时纤维被隔离层内部的填料颗粒损伤的几率显著减小，因而在电极组件用于电化学装置中时，能够减少由于隔离层覆盖率低造成短路的风险，有利于提高电化学装置的寿命和安全性能。

Description

电极组件、电化学装置和电子装置

技术领域

本申请涉及储能领域，具体涉及一种电极组件、电化学装置和电子装置。

背景技术

锂离子电池具有质量能量密度大、循环寿命长等许多优点，在消费电子领域具有广泛的应用。

现有锂离子电池体系通常由正极极片、负极极片、隔膜和电解液等部分构成。常用的隔膜材料，例如，聚烯烃材料，在高温下（＞110℃）会发生严重收缩或在外力冲击下可能产生边缘外翻，导致正极极片和负极极片直接接触进而引发短路，产生安全隐患。为了解决上述问题，可以在隔膜表面进行陶瓷材料或聚合物材料修饰，以提高其抗热冲击能力、界面粘结力和化学稳定性，但这又会使隔膜整体厚度增大，对电池的综合性能不利。

通过开发无隔膜技术，采用在正极极片表面或负极极片表面直接制备隔离层的方法来替代传统隔膜可以有效解决上述问题。无隔膜技术同时具有简化电池生产流程、减薄隔离层厚度从而提高能量密度、提高隔离层孔隙率从而提高保液能力等许多优点，因此受到广泛关注。

现有无隔膜技术主要通过溶液静电纺丝工艺在正极极片或负极极片表面制备聚合物材料层和（或）陶瓷材料层。其主要弊端如下：聚合物材料层的均一性较差，单位面积的重量和厚度存在较大差异；聚合物材料层孔径较大，容易导致电芯短路；功能性填料通常存在尖角或锋利的棱边，容易对聚合物材料层内部结构造成损伤。

发明内容

本发明提供了一种电极组件、电化学装置和电子装置。

本发明的第一方面提供一种电极组件，包括电极极片和位于电极极片的至少一个表面上的隔离层，隔离层包含珠粒以及位于珠粒之间的纤维，珠粒包括壳层和被壳层包裹的核芯，壳层包括粘结剂，核芯包括填料颗粒，珠粒的平均球形度S≥0.85。

可选的，珠粒的平均球形度满足以下条件中的至少一者：（a）S>0.90；（b）S>0.95。

可选的，基于所述珠粒的总数量，球形度大于0.8的珠粒的数量占比为95%以上。

可选的，珠粒的平均粒径D满足以下条件中的至少一者：（c）100 nm≤D≤5000 nm；（d）300 nm≤D≤1500 nm。

可选的，核芯的平均直径为20nm至4000nm，壳层的平均厚度为20nm至1000nm；核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值满足以下条件中的至少一者：（e）1:50至10:1；（f）1:1至4:1。

可选的，壳层的质量与纤维的质量的比值满足以下条件中的至少一者：（g）1:1至10:1；（h）1:1至5:1。

可选的，纤维的平均直径L满足以下条件中的至少一者：（i）20 nm≤L≤500 nm；（j）100 nm≤L≤200 nm。

可选的，在隔离层的表面上的珠粒和纤维的面积比满足以下条件中的至少一者：（k）4:1至100:1；（l）5:1至10:1。

可选的，隔离层的厚度T满足以下条件中的至少一者：（m）5μm≤T≤15μm；（n）5μm≤T≤10μm。

可选的，纤维的材料或壳层的材料满足以下条件中的至少一者：（o）所述纤维的材料或所述壳层的材料包括丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种；（p）所述壳层的材料包括丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。

可选的，纤维的材料或壳层的材料可以相同或不同。

可选的，核芯的材料包括无机颗粒、有机颗粒或MOF材料中的至少一种；无机颗粒包括SiO₂、Al₂O₃、勃姆石、羟基磷灰石中的至少一种；有机颗粒包括聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种；MOF材料包括ZIF-8、ZIF-67、UiO-66-NH₂中的至少一种。

本发明的第二方面提供一种电化学装置，包括前述电极组件。

本发明的第三方面提供一种电子装置，包括前述电化学装置。

本发明的电极组件具有以下有益效果：

珠粒与纤维共存的隔离层结构能够避免由于纤维的孔径过大而造成的短路；同时能够提高隔离层的均一性；此外，珠粒的平均球形度S≥0.85，能够保证壳层充分包裹填料颗粒，钝化填料颗粒自身的尖角，形成圆形或近圆形的珠粒，从而避免填料颗粒的尖角损伤纤维，提升隔离层的稳定性，进而改善电化学装置的安全性能和循环性能；另外，由于壳层的材料包括粘结剂，使壳层具有弹性，在受到外力时能起到缓冲作用，从而避免纤维受损，提高安全性能。

附图说明

图1为本发明实施例的隔离层的扫描电子显微镜图像。

具体实施方式

本发明提供了一种电极组件、电化学装置和电子装置。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

为了简明，本文仅具体地公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任意上限组合形成本申请中未明确记载的范围；以及任意下限可以与任意其它下限组合形成本申请未明确记载的范围，同样任意上限可以与任意其它上限组合形成本申请未明确记载的范围。此外，每个单独公开的点或单个数值自身可以作为下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它任意下限或上限组合形成本申请中未明确记载的范围。

在本文的描述中，除非另有说明，“以上”、“以下”包含本数。

除非另有说明，本申请中使用的术语具有本领域技术人员通常所理解的公知含义。除非另有说明，本申请中提到的各参数的数值可以用本领域常用的各种测量方法进行测量（例如，可以按照在本申请的实施例中给出的方法进行测试）。

术语“中的至少一者”、“中的至少一个”、“中的至少一种”或其他相似术语所连接的项目的列表可意味着所列项目的任何组合。例如，如果列出项目A及B，那么短语“A及B中的至少一者”意味着仅A；仅B；或A及B。在另一实例中，如果列出项目A、B及C，那么短语“A、B及C中的至少一者”意味着仅A；或仅B；仅C；A及B（排除C）；A及C（排除B）；B及C（排除A）；或A、B及C的全部。项目A可包含单个组分或多个组分。项目B可包含单个组分或多个组分。项目C可包含单个组分或多个组分。

一、电极组件

本发明的一个或多个实施例提供了一种电极组件，包括电极极片和位于电极极片的至少一个表面上的隔离层。隔离层结构可参见图1。隔离层包含珠粒以及位于珠粒之间的纤维，珠粒包括壳层和被壳层包裹的核芯，壳层包括粘结剂材料，核芯包括填料颗粒，珠粒的平均球形度S≥0.85。示例性的，珠粒的平均球形度S为0.85、0.87、0.90、0.92、0.95、0.97、0.98或上述任意两个数值组成的范围。在本发明的一个优选实施例中，珠粒的平均球形度S≥0.9。在本发明的其他实施例中，珠粒的平均球形度S也可以小于0.85。

可以理解的是，珠粒与纤维共存的隔离层结构能够避免纤维的孔径过大而造成的短路；同时能够提高隔离层的均一性；此外，珠粒的平均球形度S≥0.85，能够保证壳层能够充分包裹填料颗粒，钝化填料颗粒的自身的尖角，形成圆形或近圆形的珠粒，从而避免填料颗粒损伤纤维，提升隔离层的稳定性，进而改善电化学装置的安全性能和循环性能；另外，由于壳层的材料包括粘结剂，使壳层具有弹性，在受到外力时能起到缓冲作用，进一步避免纤维损伤，从而提高安全性能。

图1示出了隔离层的扫描电镜图。在本发明的一个实施例中，参见图1，珠粒与纤维一体连接，珠粒通过纤维连接形成串，不同珠粒串堆叠在一起形成隔离层。其中，珠粒为隔离层的主体，纤维能够起到连接和填充作用，并且还有利于提高隔离层的柔韧性。

在本发明的一个实施例中，珠粒的平均球形度S>0.90。

在本发明的一个优选的实施例中，珠粒的平均球形度S>0.95。

在本发明的一个实施例中，基于所述珠粒的总数量，球形度大于0.8的珠粒的数量占比为95%以上。

可以理解的是，珠粒的球形度越高和/或球形度分布越均匀，越有利于形成平整且结构稳定的隔离层。

在本发明的一个实施例中，珠粒的平均粒径D为100 nm至5000 nm，示例性的，珠粒的平均粒径D为100 nm、200 nm、300 nm、500 nm、800 nm、1000 nm、1500 nm、2000 nm、2500nm、3000 nm、3500 nm、4000 nm、4500 nm、5000 nm或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，当珠粒的平均直径D过大时，珠粒之间的间隙也随之增大，在特定的隔离层厚度下，珠粒的堆积层数减少，致使珠粒不能够充分填充纤维的孔隙，使得隔离层不能充分覆盖于电极极片表面，从而增大短路发生的概率。当珠粒的平均直径D过小时，壳层无法对填料颗粒进行充分包覆，从而无法实现本发明的有益效果。将珠粒的平均粒径D控制在上述范围，使得隔离层能够充分覆盖于电极表面的同时，填料颗粒也可以被充分钝化。

在本发明的一个优选的实施例中，珠粒的平均粒径D为300 nm至1500 nm，示例性的，珠粒的平均粒径D为300 nm、350 nm、400 nm、450 nm、500 nm、600 nm、700 nm、750 nm、850 nm、900 nm、950 nm、1000 nm、1200nm、1500nm或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，核芯的平均直径为20nm至4000nm，示例性的，核芯的平均直径为20nm、50nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1000nm、1500nm、2000nm、2500nm、3000nm、3500nm、4000nm或上述任意两个数值组成的范围；壳层的平均厚度为20nm至1000nm，示例性的，壳层的平均厚度为20nm、50nm、100nm、200nm、500nm、800nm、1000nm或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值为1:50至10:1，示例性的，核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值为1:50、1:45、1:40、1:35、1:30、1:25、1:20、1:15、1:10、1:5、1:1、5:1、10:1或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，当厚度比过小时，填料颗粒自身的尖角无法被充分钝化，暴露在外的尖角容易刺破纤维，无法维持隔离层的完整性。当厚度比过大时，过多的粘结剂包覆将会造成珠粒平均粒径过大，珠粒间的间距小甚至产生挤压，从而无法形成方案中纤维与球状珠粒共存的结构。核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值控制在上述范围中既能够保证隔离层形成纤维与球状珠粒共存的结构，又可以保证对填料颗粒进行充分的钝化。

在本发明的一个优选的实施例中，核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值为1:1至4:1，示例性的，核芯的平均直径与壳层的平均厚度的比值为1:1、2:1、3:1、4:1或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，壳层的质量与纤维的质量的比值为1:1至10:1，示例性的，壳层的质量与纤维的质量的比值为1:1、2:1、4:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，当纤维与壳层的质量比过大时，隔离层中的纤维结构过多，经电池热压化成后，无法实现纤维和珠粒紧密堆积，从而无法有效缩小隔层的孔径分布。当纤维与壳层的质量比过小时，填料结构裸露，易造成纤维受损甚至断裂，另也会导致珠粒与纤维间的粘接、珠粒与珠粒间的粘结效果变差，进而影响隔层与极片的粘结力。将纤维与壳层的质量比控制在上述范围内能够有效的调节隔离层中纤维的孔隙尺寸，并且能够保证珠粒与纤维之间充分粘结，进而保证隔离层的稳定性。

在本发明的一个优选的实施例中，壳层的质量与纤维的质量的比值为1:1至5:1，示例性的，壳层的质量与纤维的质量的比值为1:1、2:1、3:1、4:1、5:1或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，纤维的平均直径L满足20 nm≤L≤1000 nm，示例性的，纤维的平均直径L为20 nm、50 nm、100 nm、150 nm、200 nm、250 nm、300 nm、350 nm、400nm、450 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm、1000 nm或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，当纤维的平均直径L过大时，会导致隔离层的孔径偏大，易造成局部短路。当纤维的平均直径L过小时，会使颗粒过密堆积，影响电池倍率性能。将纤维的平均直径L控制在上述范围，能够保证本实施例的电极组件在用于形成电池时，有利于同时提升电池的安全性能和倍率性能。

在本发明的一个优选的实施例中，纤维的平均直径L满足100 nm≤L≤500 nm，示例性的，纤维的平均直径L为50 nm、60 nm、80 nm、100 nm、120 nm、140 nm、160 nm、180 nm、200 nm、220 nm、240 nm、260 nm、280 nm、320 nm、340 nm、360 nm、380 nm、420 nm、440 nm、460 nm、480 nm或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，隔离层的表面上的珠粒和纤维的面积比为4:1至100:1，示例性的，隔离层的表面上的珠粒和纤维的面积比为4:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1、80:1、90:1、100:1或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，当珠粒和纤维的面积比过大时，即珠粒堆叠过多，会减少隔离层的孔隙率，进行影响电池倍率性能。当珠粒和纤维的面积比过小时，珠粒不能发挥均匀填纤维堆叠而形成的孔隙，导致电池K值偏大。将珠粒和纤维的面积比控制在上述范围内，能够保证本实施例的电极组件在用于形成电池时，有利于同时提升电池的倍率性能和降低电池的K值。

在本发明的一个优选的实施例中，在隔离层的表面上的珠粒和纤维的面积比为5:1至10:1，示例性的，在隔离层的表面上的珠粒和纤维的面积比为5:1、6:1、7:1、8:1、9:1、10:1或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，隔离层的厚度T满足5μm≤T≤15μm，示例性的，隔离层的厚度T为5μm、6μm、8μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm或上述任意两个数值组成的范围。

可以理解的是，隔离层的厚度T过小，会导致隔离层对电解液的吸液保液能力、电子绝缘性、抗撕裂能力等劣化，隔离层的均一性也会变差，甚至会导致短路；若隔离层的厚度T过大，会导致隔离层的离子传导能力和透气性变差，阻抗增大，在进行卷绕时，可卷绕的层数减少，进而导致电池的容量降低。将隔离层的厚度T控制在上述范围内，既有利于提升锂离子电池的容量和功率性能，也有利于提升锂离子电池的稳定和安全性能。

在本发明的一个优选的实施例中，隔离层的厚度T满8足5μm≤T≤10μm，示例性的，隔离层的厚度T为5.5μm、6.5μm、7μm、7.5μm、8.5μm、9μm、9.5μm或上述任意两个数值组成的范围。

在本发明的一个实施例中，纤维的材料还可以包括但不限于丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。

在本发明的一个实施例中，壳层的材料还可以包括但不限于丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。

在本发明的一个实施例中，纤维的材料与壳层的材料相同或不同。

在本发明的一个实施例中，核芯的材料包括但不限于无机颗粒、有机颗粒或MOF材料中的至少一种。具体的，无机颗粒包括但不限于SiO₂、Al₂O₃、勃姆石、羟基磷灰石中的至少一种。具体的，有机颗粒包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。具体的，MOF材料包括但不限于ZIF-8、ZIF-67、UiO-66-NH₂中的至少一种。

负极极片包括负极集流体和位于负极集流体上的负极活性物质层，隔离层位于负极活性物质层背离负极集流体的一侧表面上。

在一些实施例中，负极活性物质层包括粘结剂。粘结剂可以包括：聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂或尼龙中的至少一种。

在一些实施例中，负极活性物质层包括导电材料。导电材料可以包括：天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维、金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银或聚亚苯基衍生物中的至少一种。

在一些实施例中，负极集流体可以包括：铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍、泡沫铜或覆有导电金属的聚合物基底中的至少一种。

在一些实施例中，负极极片可以通过如下方法获得：在溶剂中将负极活性物质、导电材料和粘结剂混合，以制备负极活性物质组合物，并将该负极活性物质组合物涂覆在负极集流体上。在一些实施例中，溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。

在一些实施例中，正极极片包括正极集流体和位于正极集流体上的正极活性物质层。隔离层位于正极活性物质层背离正极集流体的一侧表面上。

在一些实施例中，正极活性物质层包括正极活性物质。正极活性物质可以包括：钴酸锂(LiCoO₂)、锂镍钴锰(NCM)三元材料、磷酸亚铁锂(LiFePO₄)、锰酸锂(LiMn₂O₄)中的至少一种。

在一些实施例中，正极活性物质层还包括粘结剂，并且可选地包括导电材料。粘结剂能够改善正极活性物质颗粒彼此间的结合，并且还能够改善正极活性物质层与正极集流体的结合。

在一些实施例中，粘结剂可以包括：聚乙烯醇、羟丙基纤维素、二乙酰基纤维素、聚氯乙烯、羧化的聚氯乙烯、聚氟乙烯、含亚乙基氧的聚合物、聚乙烯吡咯烷酮、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚偏1,1-二氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶、丙烯酸(酯)化的丁苯橡胶、环氧树脂、尼龙中的至少一种。

在一些实施例中，导电材料可以包括：基于碳的材料、基于金属的材料、导电聚合物中的至少一种。在一些实施例中，基于碳的材料可以包括天然石墨、人造石墨、碳黑、乙炔黑、科琴黑、碳纤维中的至少一种。在一些实施例中，基于金属的材料可以包括金属粉、金属纤维、铜、镍、铝、银中的至少一种。在一些实施例中，导电聚合物可以包括聚亚苯基衍生物。

在一些实施例中，正极集流体可以是铝，但不限于此。

正极极片可以通过本领域公知的制备方法制备。例如，正极极片可以通过如下方法获得：在溶剂中将正极活性物质、导电材料和粘结剂混合，以制备正极活性物质组合物，并将该正极活性物质组合物涂覆在正极集流体上。在一些实施例中，溶剂可以包括N-甲基吡咯烷酮等，但不限于此。

二、电解液

在本发明的一个或多个实施例中，电解液包括锂盐和非水溶剂。

在本申请一些实施方案中，锂盐包括但不限于LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiB(C₆H₅)₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、LiSiF₆、LiBOB或二氟硼酸锂中的一种或多种。

示例性的，锂盐可以为LiPF₆。

非水溶剂包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物或醚化合物中的一种或多种。

示例性的，碳酸酯化合物包括但不限于链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物或氟代碳酸酯化合物中的一种或多种。具体地，链状碳酸酯化合物包括但不限于碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二丙酯（DPC）、碳酸甲丙酯（MPC）、碳酸乙丙酯（EPC）或碳酸甲乙酯（MEC）中的一种或多种；环状碳酸酯化合物包括但不限于碳酸亚乙酯（EC）、碳酸亚丙酯（PC）、碳酸亚丁酯（BC）或碳酸乙烯基亚乙酯（VEC）中的一种或多种；氟代碳酸酯化合物包括但不限于碳酸氟代亚乙酯（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中的一种或多种。

示例性的，羧酸酯化合物包括但不限于甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸正丙酯、乙酸叔丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、γ-丁内酯、癸内酯、戊内酯、甲瓦龙酸内酯或己内酯中的一种或多种。

示例性的，醚化合物包括但不限于二丁醚、四甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1,2-二甲氧基乙烷、1,2-二乙氧基乙烷、乙氧基甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的一种或多种。

可以理解是的，非水溶剂还可以包括其他有机溶剂，例如，二甲亚砜、1,2-二氧戊环、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、甲酰胺、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三辛酯或磷酸酯中的一种或多种。

三、电化学装置

本发明的一个或多个实施例，还提供了一种电化学装置，包括前述实施例的电极组件。

根据本申请的一些实施方式，本申请的电化学装置包括但不限于：所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池或电容。在一些实施例中，电化学装置是锂二次电池。在一些实施例中，锂二次电池包括，但不限于：锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池或锂离子聚合物二次电池。

在本发明的一个具体示例中，电化学装置为锂离子电池，本申请对锂离子电池的类型不作具体限制，可以为任何类型的锂离子电池，例如纽扣型、圆柱型、软包型锂离子电池等任何类型。

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：将正极电极组件和负极电极组件按顺序堆叠，并根据需要将其进行卷绕、折叠等操作得到卷绕结构的电极组件，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，将正极电极组件和负极电极组件按顺序堆叠，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，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。本申请对包装袋没有限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要能实现本申请的目的即可。例如，可采用铝塑膜包装袋。

可以理解的是，在上述电化学装置的制备方法中使用的正极电极组件和负极电极组件满足：正极电极组件包括正极极片和隔离层，和/或，负极电极组件包括负极极片和隔离层。

四、电子装置

本发明的一个或多个实施例还提供了一种电子装置，本申请的电子装置可为任何使用前述实施例的电化学装置的装置。

在一些实施例中，本申请的电子装置包括但不限于：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、家庭用大型蓄电池或锂离子电容器等。

以下，举出实施例和比较例对本申请进一步具体地进行说明，但只要不脱离其主旨，则本申请并不限定于这些实施例。

实施例及对比例

1、负极极片的制备

按照如下方法制备对比例1至3以及实施例1至31的负极极片

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8 μm负极集流体铜箔上，110℃条件下烘干，得到涂层厚度为55μm的单面涂布负极极片。之后，以完全一致的方法，在该极片背面也完成这些步骤，即得到双面涂布完成的负极极片。涂布完成后，将极片裁切成(41 mm×61 mm)的规格待用。

2、正极极片的制备

按照如下方法制备对比例1至3以及实施例1至31的正极极片

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10 μm正极集流体铝箔上，90℃条件下烘干，得到涂层厚度为50 μm的单面涂布的正极极片。之后，以完全一致的方法，在该极片背面也完成这些步骤，即得到双面涂布完成的正极极片。涂布完成后，将极片裁切成(38 mm×58 mm)的规格待用。

3、纤维隔离层的制备

对比例1

将PVDF溶解在DMF/丙酮（1:1）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A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝和气纺丝混合使用的方法，设置纺丝电压为30kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm，纤维平均直径为500 nm的PVDF纤维层；之后，以完全一致的方法，将溶液A纺丝在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，得到双面含隔离层的正极极片。

对比例2

将PE溶解在DMF/丙酮（1:1）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A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝和气纺丝混合使用的方法，设置纺丝电压为30kV，纺丝喷头的直径为1.27mm（纺丝针头18G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm，纤维平均直径为2000 nm的PE纤维层；之后，以完全一致的方法，将溶液A纺丝在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，得到双面含隔离层的正极极片。

对比例3

将PVDF溶解在DMF/丙酮（1:1）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A；将95%Al₂O₃，5% PVDF分散在DMF/丙酮(1:1)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B；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝和气纺丝混合使用的方法，设置纺丝电压为30kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为7h，制备一层厚度为8 μm的PVDF纤维层；然后，使用溶液B作为原料使用电喷雾的方式，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为3h，在PVDF纤维层上喷一层2 μm厚的Al₂O₃颗粒；之后，以同样的方法，在正极极片的另一侧表面进行纺丝；随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，得到双面含隔离层的正极极片。

实施例1

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例2

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g SiO₂颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例3

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g ZIF-8颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例4

将5 g的PI预聚物分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例5

将5 g的PVP分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例6

将8.57 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入1.43 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径100nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例7

将7.5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入2.5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径200nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例8

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径500 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例9

将7.5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入2.5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.31mm（纺丝针头30G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径100 nm，纤维平均直径20nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例10

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.35mm（纺丝针头28G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径300 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例11

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.71mm（纺丝针头22G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径750 nm，纤维平均直径250 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例12

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为1.27mm（纺丝针头18G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1500 nm，纤维平均直径500 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例13

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为2.55mm（纺丝针头10G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径3000 nm，纤维平均直径1000nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例14

将7.5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入2.5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为4.9mm（纺丝针头5G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径5000 nm，纤维平均直径1000nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例15

将9.1 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入0.9 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径1000 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例16

将1.43 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入8.57 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径900nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例17

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径500 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例18

将8.57 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入1.43 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.91mm（纺丝针头20G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径1000 nm，纤维平均直径80nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例19

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例20

将4.5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入4.5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例21

将3 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入3 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例22

将0.5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入0.5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例23

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径500 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例24

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为0.8mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径500nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例25

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为0.5mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径500nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例26

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为0.2mL/h，纺丝时间为10h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例27

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为2h，制备一层厚度为2 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例28

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为5h，制备一层厚度为5 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例29

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为9h，制备一层厚度为10 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例30

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为14h，制备一层厚度为15 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

实施例31

将5 g的PVDF分散在27 mL DMF溶剂中，搅拌使固体分散均匀，然后90℃油浴加热12 h至固体全溶；在配制好的PVDF溶液中加入5 g Al₂O₃颗粒和63mL丙酮，超声分散12 h后得到溶液A；在正极极片表面，利用溶液A作为原料装注射泵通过电纺丝一步法，设置纺丝电压为35kV，纺丝喷头的直径为0.41mm（纺丝针头27G），单位时间的喷出量为1mL/h，纺丝时间为15h，制备一层厚度为17 μm的珠粒纤维层，珠粒平均粒径500 nm，纤维平均直径100 nm。之后，以完全一致的方法，将溶液A制备在该极片背面，随后升高温度至80℃热处理6 h以完成交联过程，即可得到双面含隔离层的正极极片。

4、电解液的制备

按照如下方法制备对比例1至3以及实施例1至31的电解液。

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1.15 mol/L的电解液。

5、锂离子电池的制备

按照如下方法制备对比例1至3以及实施例1至31的锂离子电池。

将涂布好的负极极片和含双面纺丝隔离层的正极极片相对并叠好卷绕成电芯，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、注液、封装后，最终得到锂离子卷绕电池。

6、隔离层参数的测试方法

（1）珠粒/纤维平均直径测试：裁剪含纤维的极片0.5 cm×0.5 cm，表层镀金后使用电子扫描显微镜放大至500X ~10kX,使用SEM自带比例尺量具随机测试5个数据珠粒/纤维的直径，取平均值。

（2）核芯/核层平均直径测试：裁剪含纤维的极片0.5 cm×0.5 cm，并将样品放入CP仪器切割，切割完成后，截面镀金后使用电子扫描显微镜放大至500X~10kX，使用SEM自带比例尺量具随机测试5个珠粒/核芯的平均直径，核层直径=珠粒直径-核芯直径，各取得5个数据后取平均值。

（3）平均球形度测试：裁剪含纤维的极片0.5 cm×0.5 cm，表层镀金后使用电子扫描显微镜放大至500X~10kX,使用颗粒图像工作站进行量测球的最小直径r和最大直径R，计算公式为：e=r/R。

（4）隔离层在电解液中的热稳定：裁剪含纤维的极片2 cm×2 cm，在此极片上滴加0.1 cm的高温型电解液，电解液为2mol/L的LiPF₆/碳酸乙烯酯溶液，再将含电解液的极片放置到隔膜电阻测试箱中，烘箱以2℃/min升温，观察电阻测试箱的显示电阻发生数量级降低时，停止测试，记录电阻发生拐点的温度。

（5）珠粒与纤维的面积比测试：裁剪含纤维的极片0.5 cm×0.5 cm，表层镀金后使用电子扫描显微镜放大至10kX，使用颗粒图像工作站进行量测珠粒的所占面积m和纤维所占的面积M，计算公式为：A=m/M。

（6）壳层与纤维的质量比测试：裁剪含纤维的极片0.5 cm×0.5 cm，并将样品放入CP仪器切割，切割完成后，截面镀金后使用电子扫描显微镜放大至500X~10kX，使用SEM自带比例尺量具随机测试5个珠粒直径K和核芯的平均直径K1，核层直径K2的计算公式为：K2=K-K1；

纤维材料的密度为ρ1，核层材料的密度为ρ2，纤维材料的质量W1和核层材料的质量W2和纤维材料的质量W2的计算公式为：

（7）隔离层离子电导率测试：将纤维和极片分别裁剪成23mm*38.5mm，在手套箱中原位组装不同层数（1，2，3，4）纤维膜的对称电池；再将装好的对称电池注液，压碳粉和上金属夹具；最后进行EIS测试拟合数据，EIS测试参数是1MHZ~1KHZ，扰动电压5Mv。

7、锂离子电池性能的测试方法

（1）K值测试：在25℃的环境中，将锂离子电池以0.7C恒流充电至3.85V，进一步恒压充电至电流为0.05C，测试此时锂离子电池的开路电压，记为OCV1，然后将锂离子电池在常温下放置48h，再次测试锂离子电池的开路电压，记为OCV2。每组测试各取6块锂离子电池，取平均值。锂离子电池常温初始自放电率：

（2）50次循环后的容量保持率η：将锂离子电池以0.5C的电流恒定电流充电至4.4V，然后以4.4 V的电压恒定电压充电至电流为0.05C，在25℃±3℃的环境中静置10 min，然后以0.5C的电流放电至3.0 V，记录首次放电容量为Q1，如此重复循环50次，记录此时放电容量为Q50，通过如下公式得到50次循环后的容量保持率η：

（3）倍率性能：将锂离子电池在25℃下静止5分钟后以0.7C的电流恒流充电至4.45V，再以4.45 V的恒压充电至0.05C，静置5分钟，然后以0.5C恒流放电至3.0 V，记录放电容量D1；静止5分钟后以0.7C的电流恒流充电至4.45 V，再以4.45 V的恒压充电至0.05C，静置5分钟，然后以3C恒流放电至3.0 V，记录放电容量D2。

可以理解的是，对比例1、对比例2和对比例3分别公开了针对相应材料的优选的制备方法，以及优选的隔离层的参数。其中，对比例1采用PVDF单独纺丝形成隔离层，对比例2采用PE单独纺丝形成隔离层，对比例3采用PVDF纺丝形成基体，并且在PVDF基体上喷涂Al₂O₃颗粒形成隔离层。

参见表1，对比例1、对比例2和实施例1的实验数据可以说明，受限于材料自身的性质以及现有工艺的影响，以PE为代表的常用隔膜材料的平均直径很难做到2000nm以下，使用PE作为隔离层，容易导致隔离层均一性较差，且隔离层的孔径较大，容易造成电芯短路，使得锂离子电池的安全性能下降；而使用以PVDF为代表的粘结剂单独形成隔离层，又会使得隔离层的耐热性降低，相对于常规的仅包括纤维的隔离层，本申请的兼具纤维和珠粒的隔离层，有利于改善隔离层的均一性，且可以避免隔离层的孔径过大造成的短路风险，同时，由于珠粒的核芯为耐热性较好的填料颗粒，因而隔离层的整体的耐热性也会显著提升，此外，本申请的兼具纤维和珠粒的隔离层还能够提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性，同时能够降低电池的K值。

参见表1，对比例3与实施例1的实验数据可以说明，相对于在PDVF基体的孔隙或表面上直接喷涂Al₂O₃颗粒形成的隔离层，本发明实施例的兼具珠粒和纤维的隔离层不仅能够保持较好的耐热性；同时由于Al₂O₃颗粒作为核芯材料，其被壳层材料包覆后形成的珠粒没有明显的棱角，使得Al₂O₃颗粒在使用过程中不会对纤维造成损伤，并且由于珠粒与纤维一体连接，能够避免珠粒从隔离层上脱落，进而提高隔离层的结构稳定性，从而能够进一步提升锂离子电池的安全性能和降低电池的K值，进而提升电池的循环性能；此外，纤维与珠粒相互穿插交融，可有效建立立体曲折度大小合适的孔隙，因而能够起到进一步提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、降低电池的K值的作用。

参见表1，实施例1、实施例2和实施例3的实验数据说明，采用不同的材料来形成珠粒的核芯，都能够起到提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值的作用，说明本发明实施例对常用的核芯材料具有普适性，有利于产业化应用。

参见表1，实施例1、实施例4、实施例5的实验数据说明，采用不同的粘结剂来形成隔离层的纤维和壳层，都能够起到提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值的作用，说明本发明实施例对常用的粘结剂材料具有普适性，有利于产业化应用。

参见表1和表2，对比例3、实施例6-8的实验数据说明，在珠粒的平均球形度大于或等于0.85时，均有利于提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值。

参见表1和表2，对比例1、实施例9-14的实验数据说明，控制核芯的平均直径与壳层的平均厚度之比在核实的范围，不同的珠粒的尺寸、核芯平均直径以及壳层的平均厚度，均有利于提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值。

参见表1和表2，对比例1、实施例15-18的实验数据说明，控制珠粒的尺寸在合适的范围，具有不同的核芯平均直径与壳层平均厚度之比的隔离层，均有利于提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值。

参见表1和表3，对比例1、实施例19-22的实验数据说明，将珠粒与纤维的面积比控制在合适的范围内，具有不同面积比的隔离层均有利于提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值。

参见表1和表4，对比例1、实施例23-26的实验数据说明，将壳层与纤维的质量比控制在合适的范围内，具有不同质量比的隔离层均有利于提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值。

参见表5，实施例27-31的实验数据说明，即便是较低厚度的隔离层也有利于提升锂离子电池离子导电率和耐热性，将隔离层的厚度控制在合适的范围内，有利于同时提升锂离子电池的离子电导率、倍率性能、循环性能以及耐热性、降低电池的K值，进而实现提升锂离子电池的综合性能。

虽然已经说明和描述了本申请的一些示例性实施方式，然而本申请不限于所公开的实施方式。相反，本领域普通技术人员将认识到，在不脱离如所附权利要求中描述的本申请的精神和范围的情况下，可对所描述的实施方式进行一些修饰和改变。

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Claims (13)

1.一种电极组件，其特征在于，包括电极极片和位于所述电极极片的至少一个表面上的隔离层，所述隔离层包含珠粒以及位于珠粒之间的纤维，所述珠粒包括壳层和被所述壳层包裹的核芯，所述壳层包括粘结剂，所述核芯包括填料颗粒，所述填料颗粒包括无机颗粒或MOF材料中的至少一种，所述珠粒的平均球形度S≥0.85。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述珠粒的平均球形度满足以下条件中的一者：

（a）S>0.90；

（b）S>0.95。

3.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，基于所述珠粒的总数量，球形度大于0.8的珠粒的数量占比为95%以上。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述珠粒的平均粒径D满足300 nm≤D≤1500 nm。

5.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述核芯的平均直径为20nm至4000nm，所述壳层的平均厚度为20nm至1000nm；所述核芯的平均直径与所述壳层的平均厚度的比值满足以下条件中的一者：

（e）1:50至10:1；

（f）1:1至4:1。

6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述壳层与纤维的质量比满足以下条件中的一者：

（g）1:1至10:1；

（h）1:1至5:1。

7.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述纤维的平均直径L满足以下条件中的一者：

（i）20 nm≤L≤1000 nm；

（j）100 nm≤L≤500 nm。

8.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，在所述隔离层的表面上的所述珠粒和所述纤维的面积比满足以下条件中的一者：

（k）4:1至100:1；

（l）5:1至10:1。

9.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述隔离层的厚度T满足以下条件中的一者：

（m）5μm≤T≤15μm；

（n）5μm≤T≤10μm。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电极组件，其特征在于，所述纤维的材料或所述壳层的材料满足以下条件中的至少一者：

（o）所述纤维的材料包括丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种；

（p）所述壳层的材料包括丙烯酸酯型聚合物、聚偏二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物、丙烯腈-丙烯酸酯共聚物、氯乙烯-丙烯酸酯共聚物或丁二烯-苯乙烯共聚物中的至少一种。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的电极组件，其特征在于，所述无机颗粒包括SiO₂、Al₂O₃、勃姆石、羟基磷灰石中的至少一种；

所述MOF材料包括ZIF-8、ZIF-67、UiO-66-NH₂中的至少一种。

12.一种电化学装置，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的电极组件。

13.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求12所述的电化学装置。

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