CN116802907A - 电化学装置及电子装置 - Google Patents

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CN116802907A CN202280010296.8A CN202280010296A CN116802907A CN 116802907 A CN116802907 A CN 116802907A CN 202280010296 A CN202280010296 A CN 202280010296A CN 116802907 A CN116802907 A CN 116802907A
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刘道林
林森
何平
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Ningde Amperex Technology Ltd
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Ningde Amperex Technology Ltd
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Abstract

本发明公开一种电化学装置及电子装置，电化学装置包括第一壳体、第二壳体、隔离件、第一电极组件以及第二电极组件。隔离件位于第一壳体和第二壳体之间，以在隔离件的两侧分别限定出第一腔体和第二腔体。第一电极组件设于第一腔体，第二电极组件设于第二腔体。其中，隔离件的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)。本申请的电化学装置能够具有优异的耐久性。

Description

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
目前，电池广泛地运用于无人机、手机、平板、笔记本电脑等电子产品中。由于在某些应用场景下，单个电池单体并不能够实现期望的输出功率；因此，通常将多个电池单体相互串联、并联或混联，以使得该多个电池单体共同配合而实现期望功率的输出。然而，将多个电池单体串联、并联或混联虽然能够提高输出功率，但是整个电池组的能量密度却较低。因此，同袋串联电池的设计被提出，同袋串联电池包括壳体以及设置于同一壳体内的多个电极组件，多个电极组件在壳体外串联连接，且多个电极组件之间通过隔离件分隔开。
发明内容
然而，本申请的发明人通过研究发现，同袋串联电池的耐久性存在不足，有待进一步改善。
鉴于上述问题，本申请提供一种电化学装置及电子装置，以提升同袋串联电池的耐久性。
为解决上述技术问题，本申请第一方面提供一种电化学装置，电化学装置包括第一壳体、第二壳体、隔离件、第一电极组件以及第二电极组件。隔离件位于第一壳体和第二壳体之间，以在隔离件的两侧分别限定出第一腔体和第二腔体。第一电极组件设于第一腔体，第二电极组件设于第二腔体。其中，隔离件的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)。隔离件的Li离子渗透率K1通过如下方法测试：在隔离件相对的两侧分别夹设第一测试壳体和第二测试壳体作为收容体，将收容体以隔离件垂直于水平面的状态放置，隔离件与第一测试壳体之间限定出第一测试腔体，隔离件与第二测试壳体之间限定出第二测试腔体；在第一测试腔体中注入碳酸二甲酯，在第二测试腔体中注入由六氟磷酸锂和碳酸二乙酯组成的测试溶液，基于测试溶液的质量，测试溶液中六氟磷酸锂的质量百分含量为12.5％；碳酸二甲酯和测试溶液的体积相等，且碳酸二甲酯在第一测试腔体中的液面与测试溶液在第二测试腔体中的液面平齐，从而形成测试体，其中，隔离件包括与碳酸二甲酯接触的第一区域以及与测试溶液接触的第二区域，沿隔离件的厚度方向，第一区域与第二区域重叠的面积为Scm2；将测试体在60℃下静置24h，采用电感耦合等离子体测试第一测试腔体中的Li离子含量为m1μg，隔离件的Li离子渗透率K1＝m1/(S×24)μg/(cm2·h)。由于电化学装置内部的电极组件之间散热较为困难，隔离件经常处于高温工况，通过隔离件在60℃下的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)，能够提高隔离件在高温下对Li离子的隔绝性，抑制电解液的分解以及负极金属的沉积，进而提高电化学装置的耐久性。
在一些实施例中，隔离件包括基材层，基材层包括金属层，电化学装置满足下列条件(1)至(2)中的至少一者：(1)金属层的针孔密度≤3个/㎝2。(2)金属层中针孔的最大孔径≤10μm。。上述方案中，能够进一步降低基材层的Li离子渗透率。
在一些实施例中，隔离件包括基材层，基材层包括第一聚合物层，电化学装置满足下列条件(a)至(b)中的至少一者：(a)第一聚合物层的结晶度≥50％；(b)第一聚合物层的熔点≥170℃。上述方案中，能够进一步降低基材层的Li离子渗透率。
在一些实施例中，隔离件还包括位于基材层表面的封装层。
在一些实施例中，金属层的材质包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Sn、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Ge、Sb、Pb、In、Zn或不锈钢中的至少一种。
在一些实施例中，第一聚合物层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物或上述物质衍生物中的至少一种。
在一些实施例中，封装层的材质包括聚丙烯、改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的至少一种。
在一些实施例中，电化学装置满足下列条件(c)至(d)中的至少一者：(c)第一腔体中设有第一电解液，隔离件包括与第一电解液接触的第一表面，第一电解液在第一表面的第一接触角≤90°。(d)第二腔体中设有第二电解液，隔离件包括与第二电解液接触的第二表面，第二电解液在第二表面的第二接触角≤90°。上述方案中，隔离件的第一表面(和/或第二表面)相对于第一电解液(和/或第二电解液)的接触角较小，从而使得第一电解液(和/或第二电解液)与隔离件的第一表面(和/或第二表面)接触后能够在隔离件的第一表面(和/或第二表面)上延展更大的面积，进而能够增强隔离件与第一电解液(和/或第二电解液)的热交换，从而利于电化学装置内部的热量通过隔离件传递至四周侧壁并导出至电化学装置外，进而降低电化学装置的内部温度，从而抑制隔离件在高温下离子隔绝性的下降，提升电化学装置的耐久性。
在一些实施例中，第一接触角≤50°；和/或，第二接触角≤50°。上述方案中，能够进一步提升隔离件的散热效果，降低电化学装置的内部温度，从而抑制隔离件在高温下离子隔绝性的下降，提升电化学装置的耐久性。
在一些实施例中，第一电解液的导热率≥0.1W/(m·K)；和/或，第二电解液的导热率≥0.1W/(m·K)。上述方案中，能够进一步提升电化学装置的散热效果，降低隔离件的工作温度，抑制隔离件在高温下离子隔绝性的下降，进而提升电化学装置的耐久性。
在一些实施例中，第一电极组件与第二电极组件串联。上述方案中，能够提升电化学装置整体的电压，降低工作电流，从而降低电化学装置工作时的温升，从而降低隔离件的工作温度，提升电化学装置的耐久性。
本申请还提供了一种电子装置，包括上述任一项的电化学装置。
本申请提供的电化学装置，充分考虑到同袋串联电池中隔离件的工作环境，通过限制隔离件在60℃高温下的Li离子渗透率K1≤1.0μg/(cm2·h)，能够提高隔离件在高温下对Li离子的隔绝性，从而抑制电解液的分解以及负极金属的沉积，进而提高同袋串联电池的耐久性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。
图1是本申请第一种实施例提供的电化学装置的爆炸示意图；其中，电化学装置包括两个电极组件以及一个隔离件；
图2是本申请第一种实施例提供的电化学装置的侧视示意图；
图3是本申请第一种实施例提供的电化学装置的剖视示意图
图4是本申请第二种实施例提供的电化学装置的爆炸示意图；其中，电化学装置包括三个电极组件以及两个隔离件；
图5是本申请第一种实施例提供的隔离件的侧视示意图；
图6是本申请一种实施例提供的隔离件Li离子渗透率测试体的剖视示意图；
图7是本申请一种实施例提供的第一电解液于隔离件上的接触角的示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
同袋串联电池包括壳体以及设置于同一壳体内的多个电极组件，多个电极组件在壳体外串联连接，且多个电极组件之间通过隔离件分隔开。然而，本申请的发明人通过研究发现，由于同袋串联电池内部的电极组件之间散热较为困难，隔离件经常处于高温工况，使得同袋串联电池的耐久性存在不足。
鉴于此，参见图1-7，本实施例提供一种电化学装置，该电化学装置能够具有良好的耐久性。电化学装置可以为电池10，进一步可以为具有多个电极组件的锂离子电池10。具体地，参见图1-2，锂离子电池10包括第一壳体200、第二壳体300、隔离件100、第一电极组件400以及第二电极组件500。隔离件100位于第一壳体200和第二壳体300之间，以在隔离件100的两侧分别限定出第一腔体210和第二腔体310。第一电极组件400设于第一腔体210，第二电极组件500设于第二腔体310。第一腔体210以及第二腔体310内均分别设置电解液，隔离件100一方面用于阻隔第一腔体210与第二腔体310之间的电解液的流动，另一方面还用于抑制第一腔体210内的电解液与第二腔体310内的电解液之间的离子传输。
第一电极组件400与第一腔体210内的电解液构成独立的电化学结构，第二电极组件500与第二腔体310内的电解液构成独立的电化学结构。第一电极组件400与第二电极组件500可以电连接、也可以不电连接。第一电极组件400与第二电极组件500电连接时，两者可以串联、也可以并联。一种实施例中，第一电极组件400与第二电极组件500串联连接，以提升电池10整体的电压，降低电池10的工作电流，从而降低电池10工作时的温升，降低隔离件100的工作温度，抑制第一腔体210内的电解液与第二腔体310内的电解液之间的离子传输，进而提升电池10的耐久性。
参见图1-3，本申请中的电池10可以具有两个电极组件(即第一电极组件400以及第二电极组件500)以及一个隔离件100，一个隔离件100将第一壳体200以及第二壳体300的内部空间分隔出两个独立的腔体(即第一腔体210以及第二腔体310)。参见图3，电池10也可以具有多个隔离件100以及与隔离件100数量对应的电极组件(电极组件的数量比隔离件100的数量多一个)。为了便于描述，下文以电池10具有一个隔离件100以及两个电极组件为例进行说明。
特别地，在考虑到电池10内部的电极组件之间散热较为困难，隔离件100经常处于高温工况的影响后，本申请中，配置隔离件100的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)。示例性地，K1可以为0.9μg/(cm2·h)、0.8μg/(cm2·h)、0.7μg/(cm2·h)、0.6μg/(cm2·h)或0.5μg/(cm2·h)等。参见图6，隔离件100的Li离子渗透率K1通过如下方法测试：在隔离件100相对的两侧分别夹设第一测试壳体600和第二测试壳体700作为收容体。将收容体以隔离件100垂直于水平面的状态放置，隔离件100与第一测试壳体600之间限定出第一测试腔体800，隔离件100与第二测试壳体700之间限定出第二测试腔体900。在第一测试腔体800中注入碳酸二甲酯，在第二测试腔体900中注入由六氟磷酸锂和碳酸二乙酯组成的测试溶液，基于测试溶液的质量，测试溶液中六氟磷酸锂的质量百分含量为12.5％。碳酸二甲酯和测试溶液的体积相等，且碳酸二甲酯在第一测试腔体800中的液面与测试溶液在第二测试腔体900中的液面平齐，从而形成测试体，其中，隔离件100与第一测试腔体800内的碳酸二甲酯接触的第一区域的面积等于隔离件100与第二测试腔体900内的测试溶液接触的第二区域的面积，均为Scm2，且第一区域和第二区域在隔离件100的厚度方向上重合。将测试体在60℃下静置24h，采用电感耦合等离子体测试第一测试腔体800中的Li离子含量为m1μg。隔离件100的Li离子渗透率K1＝m1/(S×24)μg/(cm2·h)。示例性地，当Scm2为10cm2、m1μg为190μg时，K1＝190/(10×24)μg/(cm2·h)，得出K1约为0.791μg/(cm2·h)。
本申请的发明人将电池10温度对隔离件100离子隔绝性的影响进行了考虑后，发现当隔离件100在60℃下的Li离子渗透率K1≤1.0μg/(cm2·h)时，能够提高隔离件100在高温下对Li离子的隔绝性，抑制电解液的分解以及负极金属的沉积，进而提高电池10的耐久性。
隔离件100的材质以及具体结构视具体需求而定，仅需隔离件100至少满足上述Li离子渗透率K1≤1.0μg/(cm2·h)的参数要求即可。具体地，参见图5，一种实施例中，隔离件100包括基材层110以及两个封装层(分别为第一封装层120以及第二封装层130)，两个封装层分别贴合于基材层110的两侧壁。在其它实施例中，隔离件100可以具有其他层，这里不做赘述。为了便于描述，以下以隔离件100仅包括基材层110以及两个封装层的结构进行举例说明。
基材层110的材质视具体需求而定，一种实施例中，基材层110包括金属层，金属层的针孔密度≤3个/㎝2。该方案能够降低基材层110的Li离子渗透率。金属层的材质可以包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Sn、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Ge、Sb、Pb、In、Zn或不锈钢中的至少一种。当基材层110的材质包括金属层时，一种实施例中，金属层中针孔的最大孔径≤10μm。该方案中，能够进一步降低基材层110的Li离子渗透率。
另一种实施例中，基材层110包括第一聚合物层，第一聚合物层的结晶度≥50％。该方案能够降低基材层110的Li离子渗透率。第一聚合物层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物或上述物质衍生物中的至少一种。当基材层110的材质包括第一聚合物层时，一种实施例中，第一聚合物层的熔点≥170℃。该方案中，能够提高基材层110的热稳定性。
在一些实施例中，封装层的材质包括聚丙烯、改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯共聚物中的至少一种。隔离件100具有两个封装层时，两个封装层的材质可以一样也可以不一样。
本申请人考虑到，温度对隔离件100的离子隔绝性有影响，且隔离件100工作环境的温度越高，离子渗透速率越快。故可以通过降低隔离件100工作环境的温度从而提升电池10的耐久性。鉴于此，参见图7，在一些实施例中，电化学装置满足下列条件：第一腔体210中设有第一电解液20，隔离件100包括与第一电解液20接触的第一表面，第一电解液20在第一表面的第一接触角α≤90°。该方案中，隔离件100的第一表面相对于第一电解液20的接触角较小，从而使得第一电解液20与隔离件100的第一表面接触后能够在隔离件100的第一表面上延展更大的面积，进而能够增强隔离件100与第一电解液20的热交换，从而利于电池10内部的热量通过隔离件100传递至四周侧壁并导出至电池10外，进而降低电池10的内部温度，从而抑制隔离件100在高温下离子隔绝性的下降，进而提升电池10的耐久性。
同样地，另一种实施例中，第二腔体310中设有第二电解液，隔离件100包括与第二电解液接触的第二表面，第二电解液在第二表面的第二接触角≤90°。该方案中，隔离件100的第二表面相对于第二电解液的接触角较小，从而使得第二电解液与隔离件100的第二表面接触后能够在隔离件100的第二表面上延展更大的面积，进而能够增强隔离件100与第二电解液的热交换，从而利于电池10内部的热量通过隔离件100传递至四周侧壁并导出至电池10外，进而降低电池10的内部温度，从而抑制隔离件100在高温下离子隔绝性的下降，进而提升电池10的耐久性。
以下提供电解液接触角的测试方法：接触角(contact angle)是指在气、液、固三相交点处所作的气-液界面的切线穿过液体与固-液交界线之间的夹角θ，是润湿程度的量度。测量时，可使用接触角测量仪。将一滴电解液滴在隔离件100材料表面，在测量仪下，通过光学测量，得到电解液液滴在隔离件100表面铺展的角度θ，即为该电解液在该隔离件100材料表面的接触角。
在一些实施例中，第一接触角≤50°，和/或第二接触角≤50°。上述方案中，能够进一步提升隔离件100的散热效果，从而抑制隔离件100在高温下离子隔绝性的下降，提升电池10的耐久性。
在一些实施例中，第一电解液的导热率≥0.1W/(m·K)；和/或第二电解液的导热率≥0.1W/(m·K)。上述方案中，能够进一步提升电池10的散热效果，降低隔离件100的工作温度，抑制隔离件100在高温下离子隔绝性的下降，进而提升电池10的耐久性。
本申请还提供了一种电子装置，其包含本申请提供的电化学装置，电化学装置包括锂离子电池10。本申请的电子装置没有特别限定，其可以是现有技术中已知的任何电子装置。例如，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10和锂离子电容器等。
本申请的电极组件没有特别限制，可以使用现有技术的任何电极组件，只要可以实现本申请目的即可，例如可以使用叠片型电极组件或卷绕型电极组件。电极组件一般包括正极极片、负极极片及隔膜。
本申请中的负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极极片通常包含负极集流体和负极活性材料层。其中，负极集流体没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极集流体，例如铜箔、铝箔、铝合金箔以及复合集流体等。负极活性材料层包括负极活性材料，负极活性材料没有特别限制，可以使用本领域公知的任何负极活性材料。例如，可以包括人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、硅、硅碳、钛酸锂等中的至少一种。
本申请中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，所述正极极片通常包含正极集流体和正极活性材料。其中，所述正极集流体没有特别限制，可以为本领域公知的任何正极集流体，例如铝箔、铝合金箔或复合集流体等。所述正极活性材料没有特别限制，可以为现有技术的任何正极活性材料，所述活性物质包括镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂或磷酸锰铁锂中的至少一种。
本申请中的电解液没有特别限制，可以使用本领域公知的任何电解液，例如可以是凝胶态、固态和液态中的任一种，例如，液态电解液可以包括锂盐和非水溶剂。
锂盐没有特别限制，可以使用本领域公知的任何锂盐，只要能实现本申请的目的即可。例如，锂盐可以包括六氟磷酸锂(Li PF6)、四氟硼酸锂(Li BF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂Li N(CF3SO2)2(Li TFS I)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO2F)2)(Li FS I)、双草酸硼酸锂Li B(C2O4)2(Li BOB)或二氟草酸硼酸锂Li BF2(C2O4)(Li DFOB)中的至少一种。例如，锂盐可选用Li PF6。
非水溶剂没有特别限定，只要能实现本申请的目的即可。例如，非水溶剂可以包括碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、腈化合物或其它有机溶剂中的至少一种。
例如，碳酸酯化合物可以包括碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)或碳酸亚丁酯(BC)中的至少一种。
本申请中的隔膜没有特别限制，例如，隔膜包括由对本申请的电解液稳定的材料形成的聚合物或无机物等。隔膜一般应当具有离子传导性和电子绝缘性。
例如隔膜可包括中间层和表面处理层。中间层可以为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，中间层的材料可以选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。任选地，可以使用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。任选地，中间层的至少一个表面上设置有表面处理层，表面处理层可以是聚合物层或无机物层，也可以是混合聚合物与无机物所形成的层。
例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒没有特别限制，例如可以选自氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钛、二氧化铪、氧化锡、二氧化铈、氧化镍、氧化锌、氧化钙、氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的至少一种。所述粘结剂没有特别限制，例如可以选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯的共聚物、聚酰胺、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯和聚六氟丙烯中的一种或几种的组合。聚合物层中包含聚合物，聚合物的材料包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚偏氟乙烯或聚(偏氟乙烯-六氟丙烯)中的至少一种。
以下，举出试验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”、“％”为重量基准。
试验例1
负极极片的制备
将负极活性材料石墨、导电炭黑、丁苯橡胶按照质量比96：1.5：2.5进行混合，加入去离子水，调配成为固含量为70％的浆料，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为10μm的铜箔的一个表面上，110℃条件下烘干，得到涂层厚度为150μm的单面涂覆负极活性材料层的负极极片，然后在铜箔的另一个表面上重复以上涂覆步骤，得到双面涂覆负极活性材料层的负极极片。冷压后，将极片裁切成41mm×61mm的规格并焊接极耳后待用。
正极极片的制备
将正极活性材料LiCoO2、导电炭黑、PVDF(聚偏氟乙烯)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)，调配成为固含量为75％的浆料，搅拌均匀。将浆料均匀涂覆在厚度为12μm的铝箔的一个表面上，90℃条件下烘干，得到涂层厚度为100μm的单面涂覆正极活性材料层的正极极片。然后在铝箔的另一个表面上重复以上步骤，得到双面涂覆正极活性材料层的正极极片。冷压后，将极片裁切成38mm×58mm的规格并焊接极耳待用。
电解液的制备
在干燥氩气气氛中，首先将有机溶剂EC(碳酸乙烯酯)、EMC(碳酸甲乙酯)和DEC(碳酸二乙酯)以质量比EC：EMC：DEC＝30：50：20混合，然后向有机溶剂中加入LiPF6(六氟磷酸锂)溶解并混合均匀，得到LiPF6浓度为1.15M的电解液。其中，电解液的导热率为0.152W/(m·K)。
电极组件的制备
选用厚度15μm的PE(聚乙烯)膜作为隔离膜，在负极极片的两面分别放置一片正极极片，正极极片与负极极片之间放置一层隔离膜，组成叠片，然后将整个叠片结构的四个角固定好，引出正极极耳和负极极耳，得到电极组件。
隔离件的制备
(1)将封装层材料聚丙烯(PP，熔点为140℃)均匀分散到分散剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)中，得到封装层悬浊液；
(2)利用涂胶机，在厚度为20μm的PP基材层薄膜两个表面的四周分别涂覆封装层悬浊液，然后在130℃进行烘干处理，即完成了隔离件的制备。
其中，单侧PP封装层的厚度为40μm。PP基材层的结晶度为32％、PP基材层熔点为150℃、隔离件的Li离子渗透率K1为1.1μg/(cm2·h)。
电极组件的组装
将冲坑成型的铝塑膜，厚度为90μm，置于组装夹具内，坑面朝上，然后将一个电极组件A置于坑内，并在电极组件A的极耳对应的区域设置极耳胶，然后将隔离件置于电极组件A上，隔离件一侧与电极组件A的隔膜接触，施加外力压紧。将上述组装半成品置于另一组装夹具内，将另一电极组件B置于隔离件之上，并在电极组件B的极耳对应的区域设置极耳胶，隔离件另一侧与电极组件B的隔膜接触，然后将冲坑成型的另一厚度为90μm的铝塑膜坑面朝下覆盖于电极组件B之上，将电极组件A和电极组件B的正负极极耳均引出铝塑膜外，再采用热压的方式进行顶封和侧封，得到组装电极组件。
注液封装
将电解液分别注入上述组装电极组件的两个腔体，经热压、化成、脱气后密封。
串联连接
将电极组件A的正极极耳与电极组件B的负极极耳焊接在一起，实现两电极组件之间串联导通。锂离子电池组装完成。
试验例2
PP基材层的结晶度为65％、PP基材层熔点为170℃、隔离件的Li离子渗透率K1为0.24，其他与试验例1相同。
试验例3
基材层的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，PET基材层的结晶度为55％、PET基材层熔点为240℃、隔离件的Li离子渗透率K1为0.05，其他与试验例1相同。
试验例4
PET基材层的结晶度为62％、PET基材层熔点为255℃、隔离件的Li离子渗透率K1为0.04，其他与试验例3相同。
试验例5
基材层的材料为聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，PEN基材层的结晶度为67％、PEN基材层熔点为260℃、隔离件的Li离子渗透率K1为0.03，其他与试验例1相同。
试验例6
PEN基材层的结晶度为68％、PEN基材层熔点为265℃、隔离件的Li离子渗透率K1为0.02，其他与试验例5相同。
试验例7
基材层的材料为Al，基材层的针孔密度为2个/cm2、基材层针孔的最大孔径为8μm、隔离件的Li离子渗透率K1为0.92，其他与试验例1相同。
试验例8
基材层的针孔密度为3个/cm2、基材层针孔的最大孔径为3μm、隔离件的Li离子渗透率K1为0.36，其他与试验例7相同。
试验例9
基材层的材料为不锈钢(SUS)，基材层的针孔密度为1个/cm2、基材层针孔的最大孔径为17μm、隔离件的Li离子渗透率K1为1.2，其他与试验例7相同。
试验例10
基材层的针孔密度为5个/cm2、基材层针孔的最大孔径为4μm、隔离件的Li离子渗透率K1为1.12，其他与试验例9相同。
试验例11
基材层的材料为两个表面涂覆有硅树脂(聚二甲基硅氧烷)的PET薄膜，隔离件的Li离子渗透率K1为0.02，其他与试验例3相同。
2C充电温升测试
将锂离子电池在25℃环境下，以2C恒流充电至8.4V，测定锂离子电池的表面最高温度，则2C充电温升＝表面最高温度-25℃。
45℃循环100圈厚度膨胀率测试
25℃下利用千分尺测量锂离子电池的厚度为T0，将锂离子电池在45℃环境下，以0.5C恒流充电至8.4V，然后以8.4V恒压充电至电流0.05C，然后0.5C恒流放电至6.0V，重复上述循环100次，第100圈循环放电后，待锂离子电池冷却至25℃,利用千分尺测量此时锂离子电池的厚度为T1，则45℃循环100圈厚度膨胀率＝(T1-T0)/T0×100％。
各试验例的具体参数参见表1：
表1
参见试验例1、试验例9以及试验例10，上述三个试验例中的隔离件在60℃下的Li离子渗透率K1高于1.0μg/(cm2·h)，在后续的45℃循环厚度膨胀率测试中，锂离子电池的膨胀率较高。而试验例2-8的隔离件在60℃下的Li离子渗透率K1≤1.0μg/(cm2·h)，在后续的45℃循环厚度膨胀率测试中，锂离子电池的膨胀率显著降低。这是由于，通过隔离件在60℃下的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)，能够提高隔离件在高温下对Li离子的隔绝性，抑制电解液的分解以及负极金属的沉积，进而可提高同袋串联电池的耐久性。参见试验例9和试验例10，基材层的针孔密度大于3个/㎝2/针孔的最大孔径大于10μm，隔离件在60℃下的Li离子隔绝性较差，从而导致同袋串联电池的耐久性较差。
参见试验例11，电解液的接触角大于90°，故锂离子电池的2C倍率充电温升大于15℃，在高倍率应用下的散热较差，随着温度的升高，隔离件的离子隔绝性将降低，从而会使得同袋串联电池的耐久性下降。
需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种电化学装置，其特征在于，包括：
第一壳体和第二壳体；
隔离件，位于所述第一壳体和所述第二壳体之间，以在所述隔离件的两侧分别限定出第一腔体和第二腔体；
第一电极组件和第二电极组件，所述第一电极组件设于所述第一腔体，所述第二电极组件设于所述第二腔体；
其中，所述隔离件的Li离子渗透率K1满足K1≤1.0μg/(cm2·h)；
所述隔离件的Li离子渗透率K1通过如下方法测试：在所述隔离件相对的两侧分别夹设第一测试壳体和第二测试壳体作为收容体，将所述收容体以所述隔离件垂直于水平面的状态放置，所述隔离件与所述第一测试壳体之间限定出第一测试腔体，所述隔离件与所述第二测试壳体之间限定出第二测试腔体；在所述第一测试腔体中注入碳酸二甲酯，在所述第二测试腔体中注入由六氟磷酸锂和碳酸二乙酯组成的测试溶液，基于所述测试溶液的质量，所述测试溶液中六氟磷酸锂的质量百分含量为12.5％；所述碳酸二甲酯和所述测试溶液的体积相等，且所述碳酸二甲酯在所述第一测试腔体中的液面与所述测试溶液在所述第二测试腔体中的液面平齐，从而形成测试体，其中，所述隔离件包括与所述碳酸二甲酯接触的第一区域以及与所述测试溶液接触的第二区域，沿所述隔离件的厚度方向，所述第一区域与所述第二区域重叠的面积为Scm2；将所述测试体在60℃下静置24h，采用电感耦合等离子体测试所述第一测试腔体中的Li离子含量为m1μg，所述隔离件的Li离子渗透率K1＝m1/(S×24)μg/(cm2·h)。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述隔离件包括基材层，所述基材层包括金属层，满足下列条件(1)至(2)中的至少一者：
(1)所述金属层的针孔密度≤3个/㎝2；
(2)所述金属层中针孔的最大孔径≤10μm。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述隔离件包括基材层，所述基材层包括第一聚合物层，满足下列条件(a)至(b)中的至少一者：
(a)所述第一聚合物层的结晶度≥50％；
(b)所述第一聚合物层的熔点≥170℃。
4.根据权利要求2或3所述的电化学装置，其特征在于，
所述隔离件还包括位于所述基材层表面的封装层，
所述金属层的材质包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Sn、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Ge、Sb、Pb、In、Zn或不锈钢中的至少一种；
所述第一聚合物层的材质包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯丙烯共聚物、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物或上述物质衍生物中的至少一种；
所述封装层的材质包括聚丙烯、改性聚丙烯、聚乙烯、乙烯-丙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯共聚物或乙烯-丙烯酸乙酯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，其特征在于，满足下列条件(c)至(d)中的至少一者：
(c)所述第一腔体中设有第一电解液，所述隔离件包括与所述第一电解液接触的第一表面，所述第一电解液在所述第一表面的第一接触角≤90°；
(d)所述第二腔体中设有第二电解液，所述隔离件包括与所述第二电解液接触的第二表面，所述第二电解液在所述第二表面的第二接触角≤90°。
6.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一接触角≤50°；和/或，所述第二接触角≤50°。
7.根据权利要求5所述的电化学装置，其特征在于，
所述第一电解液的导热率≥0.1W/(m·K)；和/或，所述第二电解液的导热率≥0.1W/(m·K)。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一电极组件与所述第二电极组件串联。
9.一种电子装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电化学装置。
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