CN117832587A - 一种电化学装置及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电化学装置及电子装置。电化学装置包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，隔膜包括聚合物和固态电解质，固态电解质包括Al元素或La元素中的至少一者；基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量b％为2％至20％；隔膜的透气度为50s/100ml至200s/100ml；电解液包括锂盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为p％，5≤p≤40。隔膜包括固态电解质，电解液包括锂盐，隔膜具有较高的透气度，并同时调控b和p的值在本申请范围内，可以改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
Description
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及电子装置。
背景技术
电化学装置，例如锂离子电池，由于具有能量密度高、循环稳定和低自放电等优点已经在便携式电子产品、电动车和智能电网等领域得到了广泛的应用。
锂离子电池主要包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液四大关键主材。隔膜位于正极极片和负极极片之间，一方面，隔膜需要能够隔绝正极极片和负极极片直接接触，防止短路的发生；另一方面隔膜也要允许电化学充放电过程中锂离子的自由通过。因此，锂离子电池的隔膜通常具有多孔的结构，隔膜的透气度对电解液中锂离子的传输速率有较大影响，从而影响锂离子电池的循环性能。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电化学装置及电子装置，以提高电化学装置的循环性能。具体技术方案如下：
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，隔膜包括聚合物和固态电解质，固态电解质包括Al元素或La元素中的至少一者；基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量b％为2％至20％；隔膜的透气度为50s/100ml至200s/100ml；电解液包括锂盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为p％，5≤p≤40。发明人发现，具有较高的透气度能够改善隔膜的离子(例如锂离子)传输，但较高的透气度会使得隔膜的机械强度不足，易被锂枝晶刺穿，并且离子的传输能力与锂枝晶的产生同时受到锂盐的浓度影响。隔膜包括固态电解质，电解液包括锂盐，调控隔膜的透气度，同时调控固态电解质和锂盐的质量百分含量在本申请范围内，既可以改善隔膜的离子传输能力，降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，还有助于形成稳定的固态电解质界面膜(SEI膜)，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率a％为36％至80％，2.5≤a/p≤6。通过调整a的值和a/p的值在上述范围内，可以进一步改善隔膜的离子传输能力，还有利于降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而更好地改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质包括钠超离子导体型电解质、钙钛矿型电解质或石榴石型电解质中的至少一种；钠超离子导体型电解质包括Li1+xAlxM2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.6，M包括Ti或Ge中的至少一种；钙钛矿型电解质包括Li3yLa-y+2/3TiO3，0.1≤y≤0.3；石榴石型电解质包括Li7-zLa3Zr2-zNzO12，0≤z≤1，N包括Ta、Nb、W或Mo的至少一种。具有上述特征的固态电解质，既可以改善隔膜的离子传输能力，还有利于降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质的粒径Dv50为100nm至1000nm，固态电解质的粒径Dv90、Dv50和Dv10满足0.1≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤3。通过调控固态电解质的粒径Dv50以及(Dv90-Dv10)/Dv50的值在上述范围内，有利于固态电解质在隔膜中实现较好的分散，可以使得隔膜在不同方向的强度和离子传导较为均匀，以改善隔膜的离子传输能力，并且降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质的粒径Dv90为120nm至3000nm，固态电解质的粒径Dv10为20nm至950nm。通过调控固态电解质的粒径Dv90以及Dv10的值在上述范围内，既可以改善隔膜的离子传输能力，还有利于降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，(1)隔膜的孔隙率a％为40％至70％；(2)固态电解质的粒径Dv50为150nm至800nm；(3)聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(邻苯二甲酰亚胺醚砜酮)、聚间苯二甲酰胺或纤维素中的至少一种，基于隔膜的质量，聚合物的质量百分含量为80％至98％。将具有上述特征的隔膜应用于电化学装置，可以使得电化学装置具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率为a％，隔膜满足以下特征中的至少一者：(1)固态电解质包括Al元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，100≤a/b1≤1000；(2)固态电解质包括La元素，基于隔膜的质量，La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，5≤a/b2≤50。将具有上述特征的隔膜应用于电化学装置，可以提高电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，锂盐包括第一锂盐和第二锂盐，第一锂盐包括六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂的至少一种，第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、硝酸锂或二氟磷酸锂的至少一种；基于电解液的质量，第一锂盐的质量百分含量为c％，第二锂盐的质量百分含量为d％，5≤c≤35，0.1≤d≤10且0.02≤d/c≤1。选择上述的第一锂盐和第二锂盐，并调控c、d和d/c值在上述范围内，不仅有利于电解液体系中的锂离子的传导，还可以发挥电解液与固态电解质协同作用，在正极极片和负极极片表面形成更稳定的SEI膜，从而更有利于锂离子在电解液与正极极片、电解液与负极极片之间的界面传导，从而改善电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，电化学装置满足以下特征中的至少一者：(1)固态电解质包括Al元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，0.2≤d/b1≤20；(2)固态电解质包括La元素，基于隔膜的质量，La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，0.02≤d/b2≤5。具有上述特征的电化学装置，具有良好的循环性能和动力学性能。
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。本申请第一方面提供的电化学装置具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命。
本申请的有益效果：
本申请提供了一种电化学装置及电子装置。电化学装置包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，隔膜包括聚合物和固态电解质，固态电解质包括Al元素或La元素中的至少一者；基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量b％为2％至20％；隔膜的透气度为50s/100ml至200s/100ml；电解液包括锂盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为p％，5≤p≤40。隔膜包括固态电解质，电解液包括锂盐，调控隔膜的透气度，并同时调控固态电解质和锂盐的质量百分含量在本申请范围内，既可以改善隔膜的离子传输能力，还有助于形成稳定的SEI膜，降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本申请的一种实施方案的隔膜的结构示意图；
图2为实施例1-1的隔膜沿自身厚度方向的截面的扫描电镜照片。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，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。本领域技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
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：
本申请的第一方面提供了一种电化学装置，其包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，如图1所示，隔膜10包括聚合物11和固态电解质12。固态电解质包括Al元素或La元素中的至少一者；基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量b％为2％至20％；隔膜的透气度为50s/100ml至200s/100ml，优选50s/100ml至150s/100ml。电解液包括锂盐，基于电解液的质量，锂盐的质量百分含量为p％，5≤p≤40。例如b的值可以为2、4、5、6、8、10、12、15、17、20或为其中任意两个数值组成的范围，隔膜的透气度可以为50s/100ml、60s/100ml、80s/100ml、90s/100ml、100s/100ml、110s/100ml、125s/100ml、140s/100ml、150s/100ml、160s/100ml、170s/100ml、175s/100ml、185s/100ml、190s/100ml、200s/100ml或为其中任意两个数值组成的范围；p的值可以为5、8、10、11、12、13、14、15、18、20、23、25、27、30、32、35、37、40或为其中任意两个数值组成的范围。
发明人发现，具有较高的透气度能够改善隔膜的离子传输，但较高的透气度会使得隔膜的机械强度不足，易被锂枝晶刺穿，并且离子的传输能力与锂枝晶的产生同时受到锂盐的浓度影响。当b的值过大时，固态电解质颗粒难以均匀分散在聚合物中，不利于发挥固态电解质与锂盐之间的协同作用，从而影响电化学装置的循环性能、动力学性能(例如倍率性能)和安全性能；当b的值过小时，固态电解质含量过小，影响隔膜的拉伸强度的提升，同时也不利于发挥固态电解质和锂盐之间的协同作用，也无法改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。当p的值过大时，会造成电解液的粘度过大，不利于锂离子的传输，影响电化学装置的循环性能和动力学性能；当p的值过小时，电解液中的锂离子的浓度过低，同样不利于锂离子的传输，且不利于充分利用固态电解质和锂盐的协同关系，从而不利于改善电化学装置的循环性能和动力学性能。从而，隔膜包括固态电解质，电解液包括锂盐，并同时调控b和p的值以及隔膜的透气度在本申请范围内，可以利用固态电解质和锂盐的协同关系，既可以改善隔膜的离子传输能力，还有助于在正极极片和负极极片表面形成稳定的SEI膜，降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率a％为36％至80％，优选a％为40％至70％；2.5≤a/p≤6。例如a的值可以为36、40、43、45、48、50、53、55、58、60、63、65、68、70、72、75、80或为其中任意两个数值组成的范围；a/p的值可以为2.5、3、3.5、3.8、4、4.1、4.3、4.5、4.8、5、5.2、5.5、5.8、6或为其中任意两个数值组成的范围。隔膜的孔隙率影响固态电解质与电解液之间的接触面积，通过调整a的值和a/p的值在上述范围内，可以更好的利用固态电解质和锂盐的协同关系，不仅可以进一步改善隔膜的离子传输能力，还可以使得隔膜具有较高的机械强度，有利于降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而更好地改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质包括钠超离子导体型电解质、钙钛矿型电解质或石榴石型电解质中的至少一种；钠超离子导体型电解质包括Li1+xAlxM2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.6，M包括Ti或Ge中的至少一种；钙钛矿型电解质包括Li3yLa-y+2/3TiO3，0.1≤y≤0.3；石榴石型电解质包括Li7-zLa3Zr2-zNzO12，0≤z≤1，N包括Ta、Nb、W或Mo的至少一种。例如x的值可以为0.2、0.3、0.4、0.5、0.6或为其中任意两个数值组成的范围，y的值可以为0.1、0.15、0.2、0.25、0.3或为其中任意两个数值组成的范围，z的值可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、1或为其中任意两个数值组成的范围。例如固态电解质可以为Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、Li1.5Al0.5Ti1.5(PO4)3、Li1.6Al0.6Ti1.4(PO4)3、Li0.5La0.5TiO3、Li0.3La0.57TiO3、Li0.9La0.37TiO3、Li7La3Zr2O12、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12中的至少一种。具有上述特征的固态电解质，具有较高的锂离子传导能力，更有利于利用固态电解质和锂盐的协同关系，不仅可以改善隔膜的离子传输能力，还有助于在正极极片和负极极片表面形成稳定的SEI膜，降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质的粒径Dv50为100nm至1000nm，优选Dv50为150nm至800nm。固态电解质的粒径Dv90、Dv50和Dv10满足0.1≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤3。例如固态电解质的粒径Dv50可以为100nm、150nm、200nm、400nm、500nm、600nm、800nm、1000nm或为其中任意两个数值组成的范围，(Dv90-Dv10)/Dv50的值可以为0.1、0.3、0.5、0.8、1、1.3、1.5、1.8、2、2.3、2.5、2.8、3或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控固态电解质的粒径Dv50以及(Dv90-Dv10)/Dv50的值在上述范围内，说明固态电解质的粒径分布较窄，有利于固态电解质在隔膜中实现较好的分散，可以使得隔膜在不同方向的强度和离子传导较为均匀，更有利于利用固态电解质和锂盐的协同关系，以改善隔膜的离子传输能力，并且降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质的粒径Dv90为120nm至3000nm，固态电解质的粒径Dv10为20nm至950nm。例如固态电解质的粒径Dv90可以为120nm、200nm、400nm、500nm、800nm、1000nm、1500nm、2000nm、2500nm、3000nm或为其中任意两个数值组成的范围，固态电解质的粒径Dv10可以为20nm、100nm、150nm、200nm、400nm、500nm、600nm、800nm、950nm或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控固态电解质的粒径Dv90以及Dv10的值在上述范围内，说明固态电解质的粒径分布较窄，可以使得隔膜在不同方向的强度和离子传导更加均匀，更有利于利用固态电解质和锂盐的协同关系，以改善隔膜的离子传输能力，并且降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(邻苯二甲酰亚胺醚砜酮)、聚间苯二甲酰胺或纤维素中的至少一种。基于隔膜的质量，聚合物的质量百分含量为80％至98％，例如聚合物的质量百分含量可以为80％、82％、84％、86％、88％、90％、83％、95％、98％或为其中任意两个数值组成的范围。在一些实施方案中，隔膜中还可包括添加剂，例如偶联剂和抗氧化剂，则上述聚合物的质量百分含量指的是基于聚合物和固态电解质的质量，聚合物的质量百分含量为80％至98％。选用上述的聚合物并调控其质量百分含量在上述范围内，可以使得隔膜具有较好的机械性能，并使得隔膜具有良好的离子传输能力，有利于降低隔膜被锂枝晶刺穿的风险，从而改善电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率为a％，固态电解质包括Al元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，100≤a/b1≤1000。例如b1的值可以为0.05、0.1、0.2、03、0.4、0.5或为其中任意两个数值组成的范围，a/b1的值可以为100、300、500、600、800、1000或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控b1和a/b1的值在上述范围内，可以增加隔膜中的固态电解质与电解液的接触面积，有助于在正极极片和负极极片表面形成更稳定的SEI膜，从而提高电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率为a％，固态电解质包括La元素，基于隔膜的质量，La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，5≤a/b2≤50。例如b2的值可以为1、1.5、2、3、3.5、4、4.5、5、6、7、8、9或为其中任意两个数值组成的范围，a/b2的值可以为5、10、15、20、25、30、35、40、45、50或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控b2和a/b2的值在上述范围内，可以增加隔膜中的固态电解质与电解液的接触面积，有助于更稳定的SEI膜，从而提高电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，隔膜的孔隙率为a％，固态电解质包括Al元素和La元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，La元素的质量百分含量为b2％，0.05≤b1≤0.5，100≤a/b1≤1000，1≤b2≤9，0.02≤a/b2≤50。通过调控b1、a/b1、b2和a/b2的值在上述范围内，可以进一步增加隔膜中的固态电解质与电解液的接触面积，有助于形成更稳定的SEI膜，从而进一步提高电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，锂盐包括第一锂盐和第二锂盐。第一锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)或双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)的至少一种；第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、硝酸锂(LiNO3)或二氟磷酸锂(LiPO2F2)的至少一种。基于电解液的质量，第一锂盐的质量百分含量为c％，第二锂盐的质量百分含量为d％，5≤c≤35，0.1≤d≤10且0.02≤d/c≤1。例如c的值可以为5、8、10、12、15、18、20、25、30、35或为其中任意两个数值组成的范围，d的值可以为0.1、0.5、1、2、3、5、6、8、10或为其中任意两个数值组成的范围，d/c的值可以为0.02、0.05、0.08、0.1、0.3、0.5、0.8、1或为其中任意两个数值组成的范围。选择上述的第一锂盐和第二锂盐，并调控c、d和d/c值在上述范围内，不仅有利于电解液体系中的锂离子的传导，还可以利用固态电解质和上述锂盐的协同关系，形成更稳定的SEI膜，从而更有利于锂离子在电解液与正极极片、电解液与负极极片之间的界面传导，从而改善电化学装置的循环性能和动力学性能。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质包括Al元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，0.2≤d/b1≤20。例如b1的值可以为0.05、0.1、0.2、03、0.4、0.5或为其中任意两个数值组成的范围，d/b1的值可以为0.2、0.5、1、3、5、8、10、13、15、18、20或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控b1和d/b1的值在上述范围内，在改善隔膜机械强度的同时，Al元素可以与第二锂盐协同作用，生成更稳定、更有利于锂离子传导的SEI膜，从而使得电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能同时得以改善。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质包括La元素，基于隔膜的质量，La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，0.02≤d/b2≤5。例如b2的值可以为1、2、3、4、5、8、9或为其中任意两个数值组成的范围，d/b2的值可以为0.02、0.03、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.9、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5或为其中任意两个数值组成的范围。通过调控b2和d/b2的值在上述范围内，在改善隔膜机械强度的同时，La元素可以与第二锂盐协同作用，生成更稳定、更有利于锂离子传导的SEI膜，从而使得电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能得以改善。
在本申请的一些实施方案中，固态电解质包括Al元素和La元素，基于隔膜的质量，Al元素的质量百分含量为b1％，La元素的质量百分含量为b2％，0.05≤b1≤0.5，0.2≤d/b1≤20，1≤b2≤9，0.02≤d/b2≤5。通过调控b1、d/b1、b2和d/b2的值在上述范围内，在改善隔膜机械强度的同时，Al元素和La元素可以与第二锂盐协同作用，生成更稳定、更有利于锂离子传导的SEI膜，从而使得电化学装置的循环性能、动力学性能和安全性能得以改善。
本申请对隔膜的厚度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如，隔膜的厚度可以为2μm至30μm。隔膜的厚度的设置会受到固态电解质的粒径限制，固态电解质的粒径Dv90小于等于隔膜的厚度的二分之一。
本申请对隔膜的制备方法没有特别的限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，可以采用以下步骤制备隔膜：(1)将聚合物、固态电解质、偶联剂、抗氧化剂和造孔剂混合后加热熔融，经挤出、流延、冷却形成铸片。(2)将上述铸片依次进行纵向拉伸和横向拉伸，得到拉伸后的薄膜。(3)将拉伸后的薄膜经有机溶剂萃取、二次纵向拉伸和热定型，得到隔膜。
在一些实施方案中，隔膜包括固态电解质和聚合物，基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量如上所述。在另一些实施方案中，隔膜包括固态电解质、聚合物、偶联剂和抗氧化剂，基于隔膜的质量，固态电解质的质量百分含量如上所述，聚合物的质量百分含量可以为79.8％至97.8％，偶联剂的质量百分含量为0.05％至1％，抗氧化剂的质量百分含量为0.1％至2％。本申请中，聚合物、固态电解质、偶联剂和抗氧化剂的质量之和与造孔剂的质量比为100:(100至500)。本申请对偶联剂、抗氧化剂、造孔剂和萃取用的有机溶剂没有特别的限制，只要能够实现本申请的目的即可。例如，偶联剂可以包括硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂或锆酸酯偶联剂中的至少一种，抗氧化剂可以包括4,4’-硫代双(6-叔丁基间甲酚)、二丁基羟基甲苯、亚磷酸酯、叔丁基对苯二酚、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳酸酯、1,1,3-三(2-甲基-4羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、2-叔丁基-6-甲基苯酚、N,N’-二-β-萘基对苯二胺、硫代二丙酸双月桂酯、亚磷酸三(壬基苯基)酯或亚磷酸三苯酯中的至少一种，造孔剂可以包括矿物油、C6-15烷烃、C8-15脂肪族羧酸、C8-15脂肪族羧酸C1-4烷酯或C2-6卤代烷烃中的至少一种。在本申请中，矿物油为由石油精炼后得到的，基于矿物油的质量，氮、氧、硫元素的质量百分含量之和小于1％的复合液态烃化合物。上述萃取用的有机溶剂可以包括二氯甲烷、正己烷、乙酸乙酯或丙酮中的至少一种。本申请对加热熔融和热定型的温度没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如加热熔融的温度可以为140℃至200℃，热定型的温度可以为100℃至140℃。本申请中，对于挤出过程所采用的设备没有特别限制，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，可以采用双螺杆挤出机进行挤出。本申请中，上述“纵向拉伸”是指沿挤出方向的方向进行拉伸，“横向拉伸”是指沿垂直于挤出方向的方向进行拉伸。
在另一些实施方案中，上述隔膜也可以作为基膜。此外，还可以在基膜的至少一个表面上设置表面处理层。本申请对上述表面处理层没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可。表面处理层可以是无机物层或聚合物层。例如，无机物层包括无机颗粒和粘结剂，本申请对上述无机颗粒没有特别限制，例如可以包括但不限于氧化铝、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、氢氧化钙或硫酸钡中的至少一种。本申请对上述粘结剂没有特别限制，例如可以包括但不限于聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、羧甲基纤维素钠、羧甲基纤维素钾、羟甲基纤维素钠或羟甲基纤维素钾中的至少一种。聚合物层中包含聚合物，聚合物可以包括但不限于包括聚酰胺、聚丙烯腈、丙烯酸酯聚合物、聚丙烯酸、聚乙烯吡咯烷酮、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。
通常情况下，可以通过改变隔膜制备过程中造孔剂的含量和拉伸条件来改变隔膜的孔隙率和透气度。增加造孔剂的含量，隔膜的孔隙率增加，透气度降低；减小造孔剂含量，隔膜的孔隙率降低，透气度增加。提高拉伸过程的温度，隔膜的孔隙率增加，透气度降低；降低拉伸温度和拉伸倍率，隔膜的孔隙率降低，透气度增加。提高拉伸倍率，隔膜的孔隙率增加，透气度间降低；降低拉伸倍率，隔膜的孔隙率降低，透气度增加。“拉伸倍率”是指隔膜经拉伸后的长度与拉伸前长度的比值。上述拉伸的方向包括纵向拉伸和横向拉伸，则拉伸倍率包括纵向拉伸倍率和横向拉伸倍率，改变二者中的任一者都可以改变隔膜的孔隙率和透气度。
通常情况下，可以通过对固态电解质进行研磨改变研磨时间来改变固态电解质的粒径Dv10、Dv50和Dv90。示例性地，当其他条件不变时，延长研磨时间，可以减少固态电解质的粒径Dv10、Dv50和Dv90；缩短研磨时间，可以增大固态电解质的粒径Dv10、Dv50和Dv90。
通常情况下，可以通过选择不同Al元素含量和La元素含量的固态电解质或改变固态电解质和聚合物的质量比可以调整Al元素的质量百分含量b1％和La元素的质量百分含量b2％。选择Al元素含量高的固态电解质，b1增大；选择Al元素含量低的固态电解质，b1减小。选择La元素含量高的固态电解质，b2增大；选择La元素含量低的固态电解质，b2减小。增大固态电解质和聚合物的质量比，b1增大、b2增大；减小固态电解质和粘结剂的质量比，b1减小、b2减小。
在本申请中，电解液还包括非水溶剂，本申请对非水溶剂没有特别限制，只要能实现本申请的目的即可，例如可以包括但不限于碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物或其它有机溶剂中的至少一种。上述碳酸酯化合物可以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至少一种。上述链状碳酸酯化合物可以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)中的至少一种。上述环状碳酸酯可以包括但不限于碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)或碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)中的至少一种。氟代碳酸酯化合物可以包括但不限于氟代碳酸乙烯酯(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至少一种。上述羧酸酯化合物可以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、戊内酯或己内酯中的至少一种。上述醚化合物可以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、1-乙氧基-1-甲氧基乙烷、2-甲基四氢呋喃或四氢呋喃中的至少一种。上述其它有机溶剂可以包括但不限于二甲亚砜、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、二甲基甲酰胺、乙腈、磷酸三甲酯、磷酸三乙酯或磷酸三辛酯中的至少一种。基于电解液的质量，上述非水溶剂的质量百分含量为60％至95％。例如非水溶剂的质量百分含量可以为60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或为其中任意两个数值组成的范围。
在本申请中，正极极片包含正极集流体和设置在正极集流体至少一个表上的正极材料层。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(例如铝碳复合集流体)等。本申请对正极集流体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。在本申请中，正极材料层包括正极活性材料，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。正极活性材料包括可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物。在一些实施方案中，正极材料层包括相对于金属锂为4.5V以上的工作电位的正极活性材料。即本申请的正极活性材料可以在高压下工作。在一些实施方案中，正极活性材料可以包括镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂、富锂锰基材料、钴酸锂、锰酸锂或磷酸锰铁锂等中的至少一种。本申请对NCM的种类没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，例如可以包括NCM811、NCM622、NCM523或NCM111中的至少一种。上述正极活性材料可以经过掺杂处理。在一些实施方案中，用于掺杂的元素可以包括K、Na、Ca、Mg、B、Al、Co、Si、V、Ga、Sn、或Zr中的至少一种。本申请对正极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，单面正极材料层的厚度为30μm至120μm。在本申请中，正极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。需要说明，这里的“表面”可以是正极集流体表面的全部区域，也可以是正极集流体表面的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
本申请的正极材料层还可以包含正极导电剂和正极粘结剂。本申请对正极导电剂和正极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，正极导电剂可以包括但不限于导电炭黑(Super P)、碳纳米管(CNTs)、石墨、碳纤维、碳纳米线、石墨烯、金属材料或导电聚合物中的至少一种，上述碳纳米管可以包括但不限于单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管。上述碳纤维可以包括但不限于气相生长碳纤维(VGCF)和/或纳米碳纤维。上述金属材料可以包括但不限于金属粉和/或金属纤维，具体地，金属可以包括但不限于铜、镍、铝或银中的至少一种。上述导电聚合物可以包括但不限于聚亚苯基衍生物、聚苯胺、聚噻吩、聚乙炔或聚吡咯中的至少一种。正极粘结剂可以包括但不限于聚乙烯醇、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、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯酸、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。
本申请对负极极片没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。在一些实施方案中，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体至少一个表面上的负极材料层。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、碳基集流体或复合集流体(例如碳铜复合集流体、镍铜复合集流体、钛铜复合集流体)等。在本申请中，负极材料层包括负极活性材料，本申请对负极活性材料没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可，负极活性材料包括可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料。在一些实施方案中，可逆地嵌入/脱嵌锂离子的材料包括锂金属、锂合金、碳材料或硅基材料中的至少一种。在一些实施方案中，锂合金可以包括Li-Ag、Li-Al、Li-B、Li-Mg、Li-Au、Li-Na、Li-Si、Li-Sn、Li-Zn、Li-Ba、Li-Bi、Li-C、Li-Ca、Li-Ge、Li-Cs、Li-Ga、Li-K、Li-Pb、Li-P、Li-Sb、Li-B-Mg或Li-Mg-Si中的至少一种。碳材料包括结晶碳或非晶碳中的至少一种。硅基材料包括硅、硅氧化合物(SiOk，0＜k≤2)、硅碳化合物或硅合金中的至少一种。本申请的负极材料层还可以包含负极导电剂和负极粘结剂。本申请对负极导电剂和负极粘结剂没有特别限制，只要能够实现本申请目的即可。例如，负极导电剂可以与上述正极导电剂相同，负极粘结剂可以与上述正极粘结剂相同。
本申请对负极集流体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4μm至20μm。在本申请中，对负极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，单面负极材料层的厚度为30μm至130μm。在本申请中，负极材料层可以设置于负极集流体厚度方向上的一个表面上，也可以设置于负极集流体厚度方向上的两个表面上。需要说明，这里的“表面”可以是负极集流体的全部区域，也可以是负极集流体的部分区域，本申请没有特别限制，只要能实现本申请目的即可。
本申请的电化学装置还包括包装袋，用于容纳正极极片、隔膜、负极极片和电解液，以及电化学装置中本领域已知的其它部件，本申请对上述其它部件不做限制。本申请对包装袋没有特别限制，可以为本领域公知的包装袋，只要能够实现本申请目的即可。
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。在本申请的一种实施方案中，电化学装置可以包括但不限于：锂离子二次电池(锂离子电池)、锂金属二次电池(锂金属电池)、钠离子二次电池(钠离子电池)、钠金属二次电池(钠金属电池)、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，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，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。本申请第一方面提供的电化学装置具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能，从而本申请的电子装置具有较长的使用寿命。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、家庭用大型蓄电池或锂离子电容器等。
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：
电解液中组分含量测试：
将锂离子电池以0.5C恒流放电至3.0V后进行拆解，收集电解液，并将拆出的正极极片、负极极片、隔膜进行离心，将离心后得到的液体和上述电解液混合均匀，得到液体样品，将液体样品进行离子色谱(IC)测试，测得电解液中锂盐的含量。将上述液体样品通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行测试，测得电解液中各组分的质量比，结合上述测得的锂盐的含量进行计算得到电解液中各组分的质量百分含量。
隔膜中组分含量测试：
将锂离子电池以0.5C恒流放电至3.0V后进行拆解，取出隔膜，用碳酸二甲酯(DMC)浸泡20分钟后，再用DMC淋洗两遍。之后将隔膜置于烘箱内，烘干后得到拆解出的隔膜。称量其质量，记为m1。然后将隔膜于500℃马弗炉中进行煅烧，得到固态电解质粉末，称量其质量，记为m2。通过电感耦合等离子体-原子发射光谱(仪器型号为Agilent 5800)进行元素分析，得到Al元素、La元素的含量，最后通过计算得到Al元素的质量百分含量b1％、La元素的质量百分含量b2％，固态电解质与粘结剂的质量比为m2:(m1-m2)。
隔膜的孔隙率测试：
采用上述隔膜中组分含量测试的步骤取出隔膜，采用全自动压汞仪(仪器型号：康塔PoreMaster-33)测定隔膜的孔隙率。
隔膜的透气度测试:
采用上述隔膜中组分含量测试的步骤取出隔膜，采用Gurley透气度测试仪测得隔膜的透气度。
粒径测试：
采用上述隔膜中组分含量测试的步骤取出隔膜，经洗涤、烘干、煅烧等步骤得到固态电解质粉末。然后，采用马尔文粒度测试仪(仪器型号为Master Sizer 2000)测试固态电解质的粒径分布。制样方法如下：50ml洁净烧杯中加入约0.02g固态电解质粉末样品，加入约20ml去离子水，再滴加3滴的表面活性剂十二烷基硫酸钠，120W超声清洗机中超声5分钟，得到粒径测试样品。在材料的体积基准的粒度分布中，从小粒径测起，到达体积累积90％的粒径为Dv90，到达体积累积50％的粒径为Dv50，到达体积累积10％的粒径为Dv10。
扫描电镜测试：
采用上述隔膜中组分含量测试的步骤取出隔膜，经洗涤、烘干、裁切等步骤得到扫描电镜测试样品。通过Philips XL-30型场发射扫描电子显微镜观察隔膜沿厚度方向的截面的形貌并拍摄扫描电镜照片。
循环性能测试：
在25℃环境温度下，将各实施例和对比例制备得到的锂离子电池(理论容量为2000mAh)以0.5C的恒流充电至电压为4.45V，然后4.45V恒压充电至电流为0.05C，此时的充电容量记为锂离子电池的首圈充电容量，之后静置5min，再以0.5C恒流放电至电压为3.0V，静置5min，此为一个循环充放电过程，此次的放电容量记为锂离子电池的首圈放电容量，也即为锂离子电池的初始容量。将锂离子电池按照上述方法进行500圈循环充放电测试，记录第500圈循环的放电容量。25℃容量保持率(％)＝第500圈循环的放电容量/首圈放电容量×100％。
倍率性能测试：
在25℃环境温度下，将各实施例和对比例制备得到的锂离子电池(理论容量为2000mAh)以0.5C恒流充电至4.45V，再恒压充电至电流为0.05C，之后静置5min，再以0.5C放电至3V，记录0.5C放电容量。静置5min后，再次以0.5C恒流充电至4.45V后，再恒压充电至电流为0.05C，静置5min，以3C放电至3V，记录3C放电容量。3C放电容量保持率(％)＝3C放电容量/0.5C放电容量×100％。
安全性能测试：
在25℃环境温度下，将各实施例和对比例制备得到的锂离子电池(理论容量为2000mAh)以0.5C恒流充电至4.45V，再恒压充电至电流为0.05C，然后将锂离子电池放置于箱体中按照5±2℃升温速度升温至130℃并保持100分钟。判定通过热箱测试的标准为130℃保温100分钟的过程中锂离子电池不起火、不爆炸，每组测试10颗锂离子电池，记录热箱测试通过率N/10，N表示通过测试的锂离子电池的数量。热箱测试通过率越高，则锂离子电池的安全性能越好。
实施例1-1
<隔膜的制备>
将聚合物高密度聚乙烯(简记为HDPE，重均分子量为200万，高密度聚乙烯的密度为0.94g/cm3)、固态电解质Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3、硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、抗氧化剂叔丁基对苯二酚和造孔剂矿物油(韩国瑞振白油，KF-50 7#)按照质量比88.5:10:0.5:1:200进行混合，加入高速混合机中混合均匀，得到混合物，将上述混合物加入双螺杆挤出机，在180℃、200rpm转速条件下熔融混合，随后经模头挤出到流延冷却辊，在80℃条件下流延得到铸片。将冷却后的铸片在120℃条件下进行纵向和横向拉伸，得到拉伸后的薄膜。将拉伸后的薄膜放入含有二氯甲烷溶液的萃取槽内进行萃取，之后再120℃条件下进行二次纵向拉伸和热定型，得到隔膜。其中，隔膜的厚度为15μm。
<电解液的制备>
在含水量小于10ppm的氩气气氛手套箱中，将非水溶剂环状酯碳酸乙烯酯(EC)和碳酸丙烯酯(PC)、以及线性酯碳酸二乙酯(DEC)按照质量比3:1:6混合得到基础溶剂，然后向上述基础溶剂中加入第一锂盐LiPF6和第二锂盐LiDFOB，然后搅拌均匀得到电解液。其中，基于电解液的质量，第一锂盐的质量百分含量为12.5％，第二锂盐的质量百分含量为1％，余量为基础溶剂。
<正极极片的制备>
将正极活性材料LiCoO2、导电剂导电炭黑(Super P)、粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)按照质量比为97:1.4:1.6进行混合，加入NMP搅拌均匀，得到固含量为72wt％的正极浆料。将正极浆料均匀涂覆于厚度为9μm的正极集流体铝箔的一个表面上，将铝箔在85℃下烘干处理4h，得到涂层厚度为60μm的单面涂覆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，即得到双面涂覆正极材料层的正极极片。然后在85℃的真空条件下干燥4h后，经过冷压、裁片、分切得到规格为74mm×867mm的正极极片。
<负极极片的制备>
将负极活性材料石墨、导电剂Super P、增稠剂羧甲基纤维素钠、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照质量比为96.4:1.5:0.5:1.6进行混合，加入去离子水搅拌均匀，获得固含量为54wt％的负极浆料。将负极浆料均匀涂覆于厚度为10μm的负极集流体铜箔的一个表面上，将铜箔在85℃下烘干处理4h，得到涂层厚度为75μm的单面涂覆负极材料层的负极极片。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。然后在85℃的真空条件下干燥4h后，经过冷压、裁片、分切得到规格为78mm×875mm的负极极片。
<锂离子电池的制备>
将制备的正极极片、隔膜、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起到隔离的作用，然后卷绕得到电极组件。焊接极耳后将电极组件装入铝塑膜包装袋中，放置在85℃真空烘箱中干燥12h脱去水分，注入上述配好的电解液，经过真空封装、静置、化成(0.02C恒流充电至3.5V，再以0.1C恒流充电至3.9V)、整形、容量测试、二次封装等工序，得到锂离子电池。
实施例1-2至实施例1-7
除了按照表1调整相关参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例1-8至实施例1-11、实施例1-21至实施例1-22
除了调整造孔剂的加入量使得隔膜的孔隙率和透气度如表1所示以外，其余与实施例1-1相同。
实施例1-12至实施例1-19
除了按照表1调整相关参数以外，其余与实施例1-1相同。其中，当电解液中第一锂盐、第二锂盐的质量百分含量发生变化时，基础溶剂的质量百分含量随之改变，EC、PC、DEC的质量比保持不变。
实施例1-20
除了按照表1调整相关参数以及在<电解液的制备>中制得的电解液中不包括第二锂盐，第一锂盐的质量百分含量随之改变，基础溶剂的组成保持不变以外，其余与实施例1-1相同。
实施例2-1至实施例2-6
除了按照表2调整参数以外，其余与实施例1-1相同。
实施例3-1至实施例3-8
除了按照表3调整相关参数以外，其余与实施例1-1相同。其中，当电解液中第一锂盐、第二锂盐的质量百分含量发生变化时，基础溶剂的质量百分含量随之改变，EC、PC、DEC的质量比保持不变。
实施例4-1至实施例4-3
除了按照表4调整第一锂盐和第二锂盐的种类以外，其余与实施例1-1相同。
对比例1
除了采用厚度15μm的高密度聚乙烯薄膜(重均分子量为200万，高密度聚乙烯的密度为0.94g/cm3)作为隔膜(隔膜的密度为0.498g/cm3)以外，其余与实施例1-20相同。
对比例2至对比例5
除了按照表1调整参数以外，其余与实施例1-1相同。其中，当电解液中第一锂盐、第二锂盐的质量百分含量发生变化时，基础溶剂的质量百分含量随之改变，EC、PC、DEC的质量比保持不变。
对比例6至对比例7
除了调整造孔剂的加入量使得隔膜的透气度如表1所示以外，其余与实施例1-1相同。
各实施例和各对比例的相关参数及性能测试结果如表1至表4所示。
表1
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注：表1中“/”表示不存在对应的物质或者参数，LATP表示Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3。
从实施例1-1至实施例1-22、对比例1至对比例5可以看出，隔膜包括固态电解质，电解液包括锂盐，并同时调控隔膜的透气度、b和p的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池同时具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。而对比例1，隔膜中不包括固态电解质，对比例2和对比例3中，b的值未在本申请范围内，对比例4和对比例5中，p的值未在本申请范围内，对比例6和对比例7中，隔膜的透气度未在本申请范围内，对比例1至对比例7的锂离子电池，无法同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能无法兼顾。
b的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-4至实施例1-7、对比例2至对比例3可以看出，当b的值过小时，例如对比例2，锂离子电池的500圈循环容量保持率、3C容量保持率和热箱测试通过率较低；当b的值过大时，例如对比例3，锂离子电池的500圈循环容量保持率和热箱测试通过率较低。说明锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能无法兼顾。当b满足2≤b≤20时，锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池同时具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
隔膜的透气度通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-8至实施例1-11、实施例1-21至实施例-22、对比例6至对比例7可以看出，当隔膜的透气度过小时，例如对比例6，虽然锂离子电池的3C放电容量保持率较高，但是其500圈循环容量保持率和热箱测试通过率较低；当隔膜的透气度过大时，例如对比例7，锂离子电池的500圈循环容量保持率和3C放电容量保持率较低。说明锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能无法兼顾。从而调控隔膜的透气度在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池同时具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
p的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-12至实施例1-19、对比例4至对比例5可以看出，当p的值过小时，例如对比例4，锂离子电池的500圈循环容量保持率、3C容量保持率和热箱测试通过率较低；当p的值过大时，例如对比例5，锂离子电池的500圈循环容量保持率、3C容量保持率和热箱测试通过率较低。说明锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能无法兼顾。当p满足5≤p≤40时，锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
固态电解质的种类及其包括的元素种类通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1至实施例1-3可以看出，选用本申请范围内的固态电解质及其包括的元素，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
a的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-8至实施例1-11、实施例1-21至实施例-22可以看出，当a满足36≤b≤80时，锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
a/p的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1至实施例1-19、实施例1-21至实施例-22可以看出，通过调控a/p的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
锂盐的组成通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-12至实施例1-20可以看出，电解液包括第一锂盐和第二锂盐并调控二者的质量百分含量(c、d的值)以及d/c的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
a/p的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-4至实施例1-19可以看出，通过调控a/p的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
图2示出了实施例1-1的隔膜沿自身厚度方向的截面的扫描电镜照片。从图2可以看出，固态电解质较为均匀的分布在隔膜中，隔膜中的孔隙较多且分布较为均匀，说明隔膜具有较高的孔隙率。
表2
固态电解质的粒径Dv50、Dv90、Dv10以及(Dv90-Dv10)/Dv50的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例2-1至实施例2-6可以看出，通过调控上述参数在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
表3
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注：表3中“/”表示不存在对应的物质或者参数；LATP表示Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3。
b1、a/b1、d/b1的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1、实施例1-8至实施例1-11、实施例1-16至实施例1-18、实施例3-1至实施例3-3可以看出，通过调控b1、a/b1、d/b1的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
b2、a/b2、d/b2的值通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-2至实施例1-3、实施例3-4至实施例3-7可以看出，通过调控b1、a/b1、d/b1的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
从实施例1-1至实施例1-2、实施例3-8可以看出，固态电解质同时包括Al元素和La元素，并调控b1、a/b1、d/b1以及b2、a/b2、d/b2的值在本申请范围内，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
表4
第一锂盐和第二锂盐的种类通常会影响锂离子电池的循环性能、动力学性能和安全性能。从实施例1-1实施例4-1至实施例4-3可以看出，选用本申请范围内的第一锂盐和第二锂盐，可以使得锂离子电池同时具有较高的500圈循环容量保持率、3C放电容量保持率和热箱测试通过率，说明锂离子电池具有良好的循环性能、动力学性能和安全性能。
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或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作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”或者其任何其他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、方法或者物品不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者物品所固有的要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上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，其包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，所述隔膜包括聚合物和固态电解质，所述固态电解质包括Al元素或La元素中的至少一者；基于所述隔膜的质量，所述固态电解质的质量百分含量b％为2％至20％；
所述隔膜的透气度为50s/100ml至200s/100ml；
所述电解液包括锂盐，基于所述电解液的质量，所述锂盐的质量百分含量为p％，5≤p≤40。
2.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔膜的孔隙率a％为36％至80％，2.5≤a/p≤6。
3.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述固态电解质包括钠超离子导体型电解质、钙钛矿型电解质或石榴石型电解质中的至少一种；
所述钠超离子导体型电解质包括Li1+xAlxM2-x(PO4)3，0.2≤x≤0.6，M包括Ti或Ge中的至少一种；
所述钙钛矿型电解质包括Li3yLa-y+2/3TiO3，0.1≤y≤0.3；
所述石榴石型电解质包括Li7-zLa3Zr2-zNzO12，0≤z≤1，N包括Ta、Nb、W或Mo的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述固态电解质的粒径Dv50为100nm至1000nm，所述固态电解质的粒径Dv90、Dv50和Dv10满足0.1≤(Dv90-Dv10)/Dv50≤3。
5.根据权利要求4所述的电化学装置，其中，所述固态电解质的粒径Dv90为120nm至3000nm，所述固态电解质的粒径Dv10为20nm至950nm。
6.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔膜满足以下特征中的至少一者：
(1)所述隔膜的孔隙率a％为40％至70％；
(2)所述固态电解质的粒径Dv50为150nm至800nm；
(3)所述聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚对苯二甲酰对苯二胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚(邻苯二甲酰亚胺醚砜酮)、聚间苯二甲酰胺或纤维素中的至少一种，基于所述隔膜的质量，所述聚合物的质量百分含量为80％至98％。
7.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述隔膜的孔隙率为a％，所述隔膜满足以下特征中的至少一者：
(1)所述固态电解质包括Al元素，基于所述隔膜的质量，所述Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，100≤a/b1≤1000；
(2)所述固态电解质包括La元素，基于所述隔膜的质量，所述La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，5≤a/b2≤50。
8.根据权利要求1所述的电化学装置，其中，所述锂盐包括第一锂盐和第二锂盐，所述第一锂盐包括六氟磷酸锂或双氟磺酰亚胺锂的至少一种，所述第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、硝酸锂或二氟磷酸锂的至少一种；
基于所述电解液的质量，所述第一锂盐的质量百分含量为c％，所述第二锂盐的质量百分含量为d％，5≤c≤35，0.1≤d≤10且0.02≤d/c≤1。
9.根据权利要求8所述的电化学装置，其中，所述电化学装置满足以下特征中的至少一者：
(1)所述固态电解质包括Al元素，基于所述隔膜的质量，所述Al元素的质量百分含量为b1％，0.05≤b1≤0.5，0.2≤d/b1≤20；
(2)所述固态电解质包括La元素，基于所述隔膜的质量，所述La元素的质量百分含量为b2％，1≤b2≤9，0.02≤d/b2≤5。
10.一种电子装置，其包括权利要求1至9中任一项所述的电化学装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311862881.3A CN117832587A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种电化学装置及电子装置 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CN202311862881.3A Pending CN117832587A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种电化学装置及电子装置 |
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2023
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