CN209045679U

CN209045679U - 电化学装置及包含其的电子装置

Info

Publication number: CN209045679U
Application number: CN201821811957.4U
Authority: CN
Inventors: 林超旺
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2018-11-05
Filing date: 2018-11-05
Publication date: 2019-06-28
Anticipated expiration: 2028-11-05

Abstract

本申请涉及一种电化学装置及包含其的电子装置。电化学装置包括：正极极片、隔离膜和负极极片，其中所述正极极片包括正极集流体；第一正极活性物质层，其包括第一正极活性物质；第二正极活性物质层，其包括第二正极活性物质，其中，所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二正极活性物质层之间，且所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体与所述负极极片面对的第一表面上：以及绝缘层，其中所述绝缘层设置于所述正极集流体不与所述负极极片面对的第二表面上。本申请通过在电化学装置中设置结合双层结构的正极活性物质层以及绝缘层的正极极片，确保电化学装置在刺破的情况下不会着火失效，从而确保电化学装置的机械安全性能。

Description

电化学装置及包含其的电子装置

技术领域

本申请的实施例涉及电化学装置技术领域，更具体地，涉及正极极片和锂离子电池。

背景技术

电化学装置(例如，锂离子电池)已伴随着科技的进步及环保要求的提高进入了我们日常的生活。随着锂离子电池的大量普及，在用户端偶尔会出现因外力刺破锂离子电池导致的安全问题，其安全性能越来越受到人们的重视，尤其是一些手机爆炸事件的持续发酵，使得包括使用者、售后端及锂离子电池生产厂商都对锂离子电池的安全性能提出新的要求。

目前改善锂离子电池安全的方法都是以牺牲锂离子电池的能量密度为代价，因此，急需提供一种在较高能量密度的条件下，能够显著提高锂离子电池安全性能的技术手段。

实用新型内容

本申请的实施例的目的之一在于提供一种电化学装置，其正极极片在正极活性物质层覆盖的区域采用双层结构并在无正极活性物质层覆盖的区域设置一层绝缘层。该电化学装置可以避免电化学装置受外力刺穿时所产生内短路从而造成的失效，进而有效提升电化学装置在穿刺测试中的安全性能表现。

本申请的一些实施例提供一种电化学装置，其特征在于，其包括正极极片、隔离膜和负极极片，其中所述正极极片包括：正极集流体；第一正极活性物质层，其包括第一正极活性物质；第二正极活性物质层，其包括第二正极活性物质，其中，所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二正极活性物质层之间，所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体与所述负极极片的负极活性物质层面对的第一表面上；以及绝缘层，其中所述绝缘层设置于所述正极集流体不与所述负极极片的负极活性物质层面对的第二表面上。

根据本申请的一些实施例，所述电化学装置的电极组件为卷绕式结构，其中所述第二表面包括位于所述电极组件外部且其相对的表面为第一表面的第一空箔区、位于所述电极组件外部且其相对的表面不为第一表面的第二空箔区以及位于电极组件内部的第三空箔区。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层至少设置于所述第一空箔区上。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质的平均粒径小于所述第二正极活性物质的平均粒径，且所述第一正极活性物质的平均粒径在约 0.2μm～约15μm的范围内。所述平均粒径(Dv50)是指，在体积基准的粒度分布中，从小粒径侧起、达到体积累积50％的粒径。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质的体积累积90％的粒径(Dv90)为约40μm以下，所述体积累积90％的粒径是指，在体积基准的粒度分布中，从小粒径测起、达到体积累积90％的粒径。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质的平均粒径与所述第二正极活性物质的平均粒径的比为约1：1～约1：40。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质层的厚度为约 0.5μm～约15μm，所述第二正极活性物质层的厚度为约30μm～约1000μm。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质层的厚度与所述绝缘层的厚度的比值在约0.2～约10的范围内。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层的覆盖度至少为约50％。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质各自独立地为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂或钛酸锂。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层包含无机粒子或聚合物，其中所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、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，

所述聚合物为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质层及所述第二正极活性物质层各自独立地包括粘结剂及导电剂，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯或丁苯橡胶，及

所述导电剂为碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑或碳纤维。

本申请的一些实施例提供一种电子装置，其包括上述实施例中的电化学装置。

附图说明

在下文中将简要地说明为了描述本申请实施例或现有技术所必要的附图以便于描述本申请的实施例。显而易见地，下文描述中的附图仅只是本申请中的部分实施例。对本领域技术人员而言，在不需要创造性劳动的前提下，依然可以根据这些附图中所例示的结构来获得其他实施例的附图。

图1A是根据现有技术的单层正极活性物质层结构的正极极片的结构示意图。

图1B是根据本申请一些实施例的正极极片的结构示意图。

图2A是根据现有技术的具有卷绕式电极组件的锂离子电池的示意图。

图2B是根据现有技术的具有叠片式电极组件的锂离子电池的示意图。

图3A是根据本申请一些实施例的具有卷绕式电极组件的锂离子电池的示意图。

图3B是根据本申请一些实施例的具有叠片式电极组件的锂离子电池的示意图。

图4A为根据本申请一些实施例的卷绕式电极组件中的未设置绝缘层的正极极片的在所述正极集流体长度方向上展开的结构示意图。

图4B为根据本申请一些实施例的卷绕式电极组件中的设置绝缘层的正极极片的在所述正极集流体长度方向上展开的结构示意图。

具体实施方式

本申请的实施例将会被详细的描述在下文中。在本申请说明书全文中，将相同或相似的组件以及具有相同或相似的功能的组件通过类似附图标记来表示。在此所描述的有关附图的实施例为说明性质的、图解性质的且用于提供对本申请的基本理解。本申请的实施例不应该被解释为对本申请的限制。

在本说明书中，除非经特别指定或限定之外，相对性的用词例如：“中央的”、“纵向的”、“侧向的”、“前方的”、“后方的”、“右方的”、“左方的”、“内部的”、“外部的”、“较低的”、“较高的”、“水平的”、“垂直的”、“高于”、“低于”、“上方的”、“下方的”、“顶部的”、“底部的”以及其衍生性的用词(例如“水平地”、“向下地”、“向上地”等等)应该解释成引用在讨论中所描述或在附图中所描述的方向。这些相对性的用词仅用于描述上的方便，且并不要求将本申请以特定的方向建构或操作。

另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述该范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

再者，为便于描述，“第一”、“第二”、“第三”等等可在本文中用于区分一个图或一系列图的不同组件。除非经特别指定或限定之外，“第一”、“第二”、“第三”等等不意欲描述对应组件。

如本文中所使用，术语“约”用以描述及说明小的变化。当与事件或情形结合使用时，所述术语可指代其中事件或情形精确发生的例子以及其中事件或情形极近似地发生的例子。举例来说，当结合数值使用时，术语可指代小于或等于所述数值的±10％的变化范围，例如小于或等于±5％、小于或等于±4％、小于或等于±3％、小于或等于±2％、小于或等于±1％、小于或等于±0.5％、小于或等于±0.1％、或小于或等于±0.05％。另外，有时在本文中以范围格式呈现量、比率和其它数值。应理解，此类范围格式是用于便利及简洁起见，且应灵活地理解，不仅包含明确地指定为范围限制的数值，而且包含涵盖于所述范围内的所有个别数值或子范围，如同明确地指定每一数值及子范围一般。

本申请的实施例通过提供一种电化学装置(如锂离子电池)，其正极极片在有正极活性物质层覆盖的区域中的活性物质层采用双层结构，并在无正极活性物质层覆盖的区域设置一层绝缘层，使其在受到外力产生破损时能够有效的提高正极集流体与负极活性物质层之间的接触电阻，从而提升锂离子电池在相应测试(即穿钉(nail)测试)中的安全性能表现。

锂离子电池在穿钉测试过程中通常会发生四种短路模式：正极活性物质层-负极活性物质层，正极活性物质层-负极集流体，正极集流体-负极集流体，正极集流体-负极活性物质层。在这四种短路模式中，正极集流体- 负极活性物质层的短路模式是四种短路模式中最为危险的，因为这种短路模式发生时的短路功率非常大。

在锂离子电池中，锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔离膜以及电解液等。负极极片包括负极集流体和涂覆在负极集流体上的负极活性物质层。正极极片包括正极集流体、正极活性物质层等。其中，正极集流体包含：与负极活性物质层面对的表面，即被正极活性物质层覆盖的区域，以及不与负极活性物质层面对的表面，其包括电极组件的外部区域以及电极组件的内部极耳焊接区域，正极集流体上不与负极活性物质层面对的表面没有正极活性物质层覆盖，其也称作空箔区域。在正极活性物质层覆盖区域中，可以通过涂布双层结构的正极活性物质层，实现对正极集流体的保护。但是在穿钉测试的过程中，空箔区域的正极集流体也会直接和钉子接触，而钉子会和电极组件内部的负极活性物质层导通，从而形成正极集流体-负极活性物质层或正极集流体-钉子-负极活性物质层的短路模式。

为保证锂离子电池在穿钉测试过程中不燃烧失效，被正极活性物质层覆盖的正极集流体及空箔区域的正极集流体都需要保护，二者缺一不可。本申请的一些实施例提供一种锂离子电池通过结合双层结构的正极活性物质层以及设置在空箔区域的绝缘层，分别对被正极活性物质层覆盖的正极集流体以及空箔区域的正极集流体提供保护，其可以有效的提高正极集流体和钉子的接触电阻，进而提升锂离子电池穿钉测试的安全性能表现。仅双层结构的正极活性物质层，在电池容量较高时锂离子电池穿钉会有一定概率失效，仅电极组件外圈空铝箔区设置绝缘层，穿钉也会有一定概率失效，唯有将二者结合，穿钉测试才能达到100％通过率。

以下将结合图1A与图1B说明双层结构的正极活性物质层相对于单层结构的正极极片的技术优势。图1A是根据现有技术的单层结构的正极极片的结构示意图。图1B是根据本申请一些实施例的正极极片的结构示意图。

如图1A所示，具有单层结构的正极活性物质层的正极极片，其正极集流体11位于两层正极活性物质层13之间。图1B示出了本申请一些实施例的双层结构的正极活性物质层，即：在正极活性物质层13和正极集流体 11之间形成额外的正极活性物质层12。为了更好地区分，下文将正极活性物质层12称为第一正极活性物质层，将正极活性物质层13称为第二正极活性物质层，这仅是为了更好地描述因而并不对本申请进行限制。

双层结构的第一正极活性物质层12与第二正极活性物质层13相对于传统的单层结构的正极活性物质层13，既可以提高锂离子电池的穿钉通过率，也可以提升正极极片的压实密度，主要原因是：所述第一正极活性物质层12具有较高的粘结剂含量以及颗粒较小的第一正极活性物质，通过对所述第一正极活性物质层12的材料及配方的优化，即高粘结剂含量与小颗粒第一正极活性物质，使得所述第一正极活性物质层12与正极集流体11 的粘结力增大，从而使所述第一正极活性物质层12与所述正极集流体11 紧紧的粘合在一起，并且在穿钉过程中保证所述第一正极活性物质层12不会脱落，使穿钉过程中不发生正极集流体-负极活性物质层或正极集流体- 钉子-负极活性物质层的短路模式，从而确保了锂离子电池的安全性能。由于所述第一正极活性物质层12的电阻较高，可以使锂离子电池中的正极活性物质层与负极活性物质层短路的短路功率降低，从而导致锂离子电池的穿钉性能可以显著提升；此外，由于所述第一正极活性物质层12比较薄，而所述第二正极活性物质层13为正常粘结剂含量(比第一正极活性物质层中的粘结剂含量低)，所述第一正极活性物质层12的高电阻特性对锂离子电池的性能(如锂离子电池的电阻值)影响很低。相对的，倘若于单层结构的正极极片中采用高粘结剂含量，虽然可以提升其正极极片的安全性能，然而由于高粘结剂含量会导致整体正极活性物质层的电阻增加，因此导致锂离子电池的电阻值非常大，影响锂离子电池的放电性能，同时由于粘结剂含量的增加，正极活性物质的含量降低，从而降低锂离子电池的能量密度。

相对于在正极集流体及正极活性物质层之间涂布一层不导电或者导电性能较差的非活性物质层，本申请的第一正极活性物质层和第二正极活性物质层分别含有第一正极活性物质和第二正极活性物质，使得第一和第二正极活性物质层均能提供能量，其能量密度较高。

图2A和图2B是根据现有技术的具有卷绕式电极组件及叠片式电极组件的锂离子电池的示意图。图3A和图3B是根据本申请一些实施例的具有卷绕式电极组件及叠片式电极组件的锂离子电池的示意图。

如图2A和图2B所示，在现有技术的具卷绕式或叠片式电极组件的锂离子电池中，包括正极极片、隔离膜23和负极极片，其中该正极极片包括正极集流体11及正极活性物质层13，负极极片包括负极集流体21和负极活性物质层22。图2A为具有卷绕式电极组件的锂离子电池的结构示意图，所述正极集流体11包含了正极活性物质层13覆盖区域(即，与所述负极活性物质层面对的表面)以及空箔区域(即，不与所述负极活性物质层面对的表面)，所述空箔区域包括电极组件内部的极耳焊接区、电极组件外部两面皆无正极活性物质覆盖的双面空箔区以及电极组件外部其相对面覆盖正极活性物质层13的单面空箔区，其中在双面空箔区最末端的正极集流体11以及在正极活性物质层13覆盖区域末端的正极活性物质层13皆通过胶膜26贴附固定。图2A与图2B皆显示了，在传统卷绕式或叠片式电极组件的锂离子电池中，其正极集流体11与负极活性物质层22面对的表面上的正极活性物质层13为单层结构，且所述正极集流体11不与所述负极活性物质层22面对的表面(空箔区域)没有所述正极活性物质层13的覆盖。当进行穿钉测试时，由于空箔区域的所述正极集流体11缺乏保护导致形成正极集流体-负极活性物质层或正极集流体-钉子-负极活性物质层的短路模式的短路电阻极低，进而造成锂离子电池失效起火。

在本申请的一些实施例中提供了一种锂离子电池，如图3A和图3B所示，所述锂离子电池包括正极极片、隔离膜23和负极极片，其中所述正极极片包括正极集流体11、正极活性物质层、绝缘层24，所述负极极片包括负极集流体21和负极活性物质22。所述正极集流体11与所述负极活性物质层22面对的表面上的正极活性物质层为双层结构，其包含第一正极活性物质层12及第二正极活性物质层13，所述第一正极活性物质层12设置于所述正极集流体11和所述第二正极活性物质层13之间，且所述第一正极活性物质层12形成在所述正极集流体11与所述负极活性物质层22面对的表面上，即正极活性物质层覆盖区域。此外，所述绝缘层24设置在所述正极集流体11不与所述负极活性物质层22面对的表面上。当进行穿钉测试时，由于所述锂离子电池的所述正极集流体11上所述正极活性物质层13 覆盖区域(即，与所述负极活性物质层22面对的表面)以及空箔区域(即，不与所述负极活性物质层22面对的表面)分别受到了形成双层结构的所述第一正极活性物质层12和所述第二正极活性物质层13以及所述绝缘层24 的保护，在所述锂离子电池内相对不容易形成正极集流体-负极活性物质层或正极集流体-钉子-负极活性物质层的短路模式。即便形成短路，短路电阻也会增大，从而提高所述锂离子电池的安全性能。

在本申请的一些实施例中，如图3A所示，所述锂离子电池的电极组件为卷绕式结构，其中所述正极集流体11包含了正极活性物质层13覆盖区域(即，与所述负极活性物质层面对的第一表面)以及空箔区域(即，不与所述负极活性物质层面对的第二表面)，所述空箔区域包括所述电极组件外部其相对面覆盖正极活性物质层的单面空箔区、所述电极组件外部两面皆无正极活性物质覆盖的双面空箔区以及所述电极组件内部的极耳焊接区。

图4A为根据本申请一些实施例的卷绕式电极组件中的未设置绝缘层的正极极片的在所述正极集流体长度方向上展开的结构示意图。以下将结合图4A及4B说明卷绕式电极组件的空箔区域及绝缘层的设置。如图4A 所示，将卷绕式电极组件中的未设置绝缘层的正极极片展开后，其正极集流体上包含覆盖所述第一正极活性物质层12与所述第二正极活性物质层 13的正极活性物质层覆盖区域，以及无覆盖所述第一正极活性物质层12 与所述第二正极活性物质层13的空箔区域。所述空箔区域包括位于所述正极组件外部的第一空箔区41、第二空箔区42及43以及位于所述正极组件内部的第三空箔区44；其中所述第一空箔区41为其相对面为正极活性物质层覆盖区域的单面空箔区，所述第二空箔区42及43为两面皆无正极活性物质覆盖的双面空箔区，其包含位于与所述第一空箔区同侧表面(即由所述电极组件朝外的表面)上的外第二空箔区42以及位于另一侧表面(即由所述电极组件朝内的表面)上的内第二空箔区43，且第三空箔区44为所述电极组件内部的极耳焊接区。

图4B为根据本申请一些实施例的卷绕式电极组件中的设置了绝缘层的正极极片在所述正极集流体长度方向上展开的结构示意图。如图4B所示，在本申请的一些实施例中，所述绝缘层24可以设置在所述空箔区域中，所述空箔区域包含所述第一空箔区41、所述第二空箔区42及43以及所述第三空箔区44。

在本申请的一些实施例中，所述绝缘层24至少设置在所述第一空箔区 41中。

在本申请的一些实施例中，所述第一正极活性物质具有较小的颗粒度，从而能够对所述正极集流体11实现较高的覆盖度和粘结作用。对于正极活性物质颗粒度的测量，可以通过马尔文粒度测试仪进行测量：将正极活性物质分散在分散剂中(乙醇或丙酮，或其他的表面活性剂中)，超声30min 后，将样品加入到马尔文粒度测试仪内，开始测试。所述第一正极活性物质在体积基准的粒度分布中，从小粒径侧起、达到体积累积50％的粒径 (Dv50)的范围为约0.2μm～约15μm，同时所述第一正极活性物质在体积基准的粒度分布中，从小粒径侧起、达到体积累积90％的粒径(Dv90)的范围为小于或等于约40μm。为了保证对所述正极集流体11的保护效果，所述第一正极活性物质层12需要提升对其覆盖区域的覆盖度，其中所述覆盖度为待涂覆区域的总涂覆面积减去通过涂覆层中的孔隙暴露的待涂覆层的暴露面积与所述总涂覆面积的百分比。此外，所述第一正极活性物质的颗粒越小，所述第一正极活性物质层可以做得越薄。

在本申请的一些实施例中，为避免所述第二正极活性物质层中的所述第二正极活性物质在冷压步骤时对所述第一正极活性物质层的破坏以及保证所述第一正极活性物质层和所述第二正极活性物质层粘结能力的最大化，所述第二正极活性物质的平均粒径(Dv50)：所述第一正极活性物质平均粒径(Dv50)为约1：1～约40：1。

在本请一些实施例中，所述第一正极活性物质层12需要一定的厚度，才能确保所述第一正极活性物质层12与所述第二正极活性物质层13彼此之间的粘结力，为了实现这个目标，所述第一正极活性物质的颗粒度有一个上限。由于所述第一正极活性物质层12中正极活性物质的颗粒度较小，而且所述第一正极活性物质层12中含有的粘结剂比所述第二正极活性物质层13中的粘结剂多，因此所述第一正极活性物质层12的厚度也不能太厚，否则会降低锂离子电池的能量密度，又由于所述第一正极活性物质层 12需实现对所述正极集流体11的一定的覆盖度，因此所述第一正极活性物质层12的厚度需要控制在约3μm～约40μm，冷压后厚度为约0.5μm～约15μm。特别的，所述第一正极活性物质层12的厚度不小于所述第一正极活性物质的Dv50，这是为了保证所述第一正极活性物质层12的覆盖度。所述第一正极活性物质由于颗粒较小，其压实密度会比较低，因此锂离子电池要实现高能量密度，就要增加所述第二正极活性物质层13的厚度，所述第二正极活性物质层13的厚度为约30μm～约1000μm，所述第二正极活性物质层13越厚，锂离子电池的能量密度越高。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质层12与所述绝缘层 24厚度比值也会影响锂离子电池穿钉测试的表现。随着电池容量的增加，当锂离子电池短路时短路功率也会一同增加，也就代表锂离子电池短路点释放的能量增加。正极活性物质层与负极集流体的短路、正极集流体与负极集流体的短路分担这些能量的释放；短路功率与短路电阻成反比(功率＝电压/(电阻的平方))，锂离子电池在穿钉测试过程中，由于钉子会穿透锂离子电池，因此在电极组件外部的空箔区域及正极活性物质层覆盖区域都会形成短路，二者共同分担了整个锂离子电池的能量，当一者短路电阻很高时，其分担的能量很低，而另一者电阻值比较低的时则需要释放非常多的能量，从而导致局部短路点的功率很高，当该局部短路功率达到一定数值时，锂离子电池出现燃烧失效。其中，所述第一正极活性物质层12与所述绝缘层24的厚度是影响其相对应的所述正极集流体11的正极活性物质层覆盖区域以及空箔区域的短路电阻的主要参数，如果所述第一正极活性物质层12与所述绝缘层24的厚度的比值过高，也就意味着所述第一正极活性物质层12的电阻高很多，那锂离子电池的能量绝大部分都要通过所述正极集流体的空箔区域和所述负极活性物质层的短路在短时间内进行释放，这容易导致锂离子电池的失效。若所述第一正极活性物质层12与所述绝缘层24的厚度的比值过低，那锂离子电池的能量绝大部分都要通过所述第一正极活性物质层12与所述负极活性物质层22的短路在短时间内进行释放，当锂离子电池能量积累到一定值时，锂离子电池温度升高到燃烧的临界点，锂离子电池就会发生燃烧失效。在本申请一些实施例中，所述第一正极活性物质层12的厚度与所述绝缘层24的厚度的比值在约0.2～约10的范围内，在穿钉测试过程中的锂离子电池出现的短路功率较为平均，不会出现局部功率偏大，其锂离子电池穿钉测试的安全性能最佳。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层的覆盖度是影响穿钉测试安全性能的另外一个因素，覆盖度太低，所述正极集流体部分空箔区域裸露，将导致所述绝缘层的正极集流体电阻降低，使得穿钉测试中所述正极集流体不与所述负极活性物质层面对的表面的短路功率增加，锂离子电池即发生失效。在本申请一些实施例中，所述绝缘层的覆盖度需要大于或等于约 50％。其中，所述覆盖度为待涂覆区域的总涂覆面积减去通过涂覆层中的孔隙暴露的待涂覆层的暴露面积与所述总涂覆面积的百分比。

根据本申请的一些实施例，所述绝缘层包括无机粒子与聚合物中的至少一种，也可以加入适当的分散剂，所述分散剂包括，但不限于，乙醇或丙酮，或其他的表面活性剂。所述无机粒子选自由氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、氧化钇、碳化硅、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙、硫酸钡及其组合所组成的群组；所述聚合物选自由偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯及其组合所组成的群组。

根据本申请的一些实施例，所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质各自独立地选自由钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂、钛酸锂及其组合所组成的群组。

在本申请一些实施例中，所述第一正极活性物质层12和所述第二正极活性物质层13包括粘结剂，所述粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯和丁苯橡胶中的一种及其组合。粘结剂一方面使得活性物质层与正极集流体可以有更好的粘结，另一方面粘结剂含量增加，所述第一正极活性物质层12的压实密度更低，所述第一正极活性物质层12的粘结剂的含量以所述第一正极活性物质层12的总重量计为约1.5 重量％～约6重量％，所述第二正极活性物质层13的粘结剂的含量以所述第二正极活性物质层13的总重量计为约0.5重量％～约4重量％。

在本申请一些实施例中，所述第一正极活性物质层12的粘结剂的含量大于所述第二正极活性物质层13的粘结剂的含量，从而确保所述第一正极活性物质层12与集流体11间的粘结力，也避免穿钉测试时发生正极集流体-负极活性物质层或正极集流体-钉子-负极活性物质层的短路形态。此外，由于所述第一正极活性物质层12的粘结剂的含量较高，因此所述第一正极活性物质层12也具有高阻抗性质。穿钉时短路电阻较大，短路功率较低，因此可以阻止电极组件热失控现象。

在本申请一些实施例中，所述第一正极活性物质层12和所述第二正极活性物质层13中含有一定量的导电剂。所述导电剂包括，但不限于，碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑和碳纤维中的一种及其组合。所述第一正极活性物质层的所述导电剂的含量以所述第一正极活性物质层的总重量计为约0.5重量％～约5重量％，所述第二正极活性物质层的所述导电剂的含量以所述第二正极活性物质层的总重量计为约0.5重量％～约5 重量％。

此外，可以对所述第一正极活性物质层12或所述第二正极活性物质层 13进行一些其他处理，或者对所述正极集流体11进行一些处理，如粗糙度处理、热处理等，其作用原理或者作用效果可以是增强对集流体的粘结，虽然本申请中未涉详细描述，但其包括在本申请的范围内。

本申请一些实施例中的正极极片的正极集流体可以为铝箔或镍箔，负极极片的负极集流体可为铜箔或镍箔，然而，可以采用本领域常用的其他正极集流体及负极集流体。

负极活性物质层的导电剂和粘结剂与上面描述的正极活性物质层的导电剂和粘结剂类似，在此不再赘述。所述负极活性物质层包含负极活性物质，其包括，但不限于，选自由碳材料、金属化合物、氧化物、硫化物、锂的氮化物例如LiN₃、锂金属、与锂一起形成合金的金属元素和半金属元素、聚合物材料及其组合所组成的群组。

在上述负极活性物质中，所述碳材料的实例可以包括低石墨化的碳、易石墨化的碳、人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、热解碳、焦炭、玻璃碳、有机聚合物化合物烧结体、碳纤维和活性碳。其中，焦炭可以包括沥青焦炭、针状焦炭和石油焦炭。有机聚合物化合物烧结体指的是通过在适当的温度下煅烧聚合物材料例如苯酚塑料或者呋喃树脂以使之碳化获得的材料，将这些材料中的一些分成低石墨化碳或者易石墨化的碳。聚合物材料的实例可以包括聚乙炔和聚吡咯。

在上述负极活性物质中，更进一步地，选择充电和放电电压接近于锂金属的充电和放电电压的材料。这是因为负极活性物质的充电和放电电压越低，电池越容易具有更高的能量密度。其中，负极活性物质可以选择碳材料，因为在充电和放电时它们的晶体结构只有小的变化，因此，可以获得良好的循环特性以及大的充电和放电容量。尤其可以选择石墨，因为它可以给出大的电化学当量和高的能量密度。

此外，所述负极活性物质可以包括单质锂金属、能够和锂(Li)一起形成合金的金属元素和半金属元素，包括这样的元素的合金和化合物等。特别地，将它们和碳材料一起使用，因为在这种情况中，可以获得良好的循环特性以及高能量密度。除了包括两种或者多种金属元素的合金之外，这里使用的合金还包括包含一种或者多种金属元素和一种或者多种半金属元素的合金。该合金可以处于以下状态固溶体、共晶晶体(共晶混合物)、金属间化合物及其混合物。

上述金属元素和半金属元素的实例可以包括锡(Sn)、铅(Pb)、铝 (Al)、铟(In)、硅(Si)、锌(Zn)、锑(Sb)、铋(Bi)、镉(Cd)、镁(Mg)、硼(B)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、银(Ag)、锆(Zr)、钇(Y)和铪(Hf)。上述合金和化合物的实例可以包括具有化学式：Ma_sMb_tLi_u的材料和具有化学式：Ma_pMc_qMd_r的材料。在这些化学式中，Ma表示能够与锂一起形成合金的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mb表示除锂和Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；Mc表示非金属元素中的至少一种元素；Md表示除Ma之外的金属元素和半金属元素中的至少一种元素；并且s、t、u、p、q和r满足s＞0、t≥0、u≥0、p＞0、q＞0 和r≥0。

此外，可以在所述负极活性物质层中使用不包括锂(Li)的无机化合物，例如MnO₂、V₂O₅、V₆O₁₃、NiS和MoS。

本申请一些实施例中的隔离膜包括，但不限于，选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺和芳纶中的至少一种。举例来说，聚乙烯包括选自高密度聚乙烯、低密度聚乙烯和超高分子量聚乙烯中的至少一种组分。尤其是聚乙烯和聚丙烯，它们对防止短路具有良好的作用，并可以通过关断效应改善电池的稳定性。

所述隔离膜的表面还可包括多孔层，所述多孔层设置在所述隔离膜的至少一个表面上，所述多孔层包括无机颗粒和粘结剂，所述无机颗粒选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化硅(SiO₂)、氧化镁(MgO)、氧化钛(TiO₂)、二氧化铪(HfO₂)、氧化锡(SnO₂)、二氧化铈(CeO₂)、氧化镍(NiO)、氧化锌(ZnO)、氧化钙(CaO)、氧化锆(ZrO₂)、氧化钇(Y₂O₃)、碳化硅(SiC)、勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氢氧化钙和硫酸钡中的一种或多种的组合。所述粘结剂选自聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素钠、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多种的组合。

所述多孔层可以提升所述隔离膜的耐热性能、抗氧化性能和电解液浸润性能，增强所述隔离膜与正极极片或负极极片之间的粘接性。

本申请的电化学装置还包括电解质，所述电解质可以是凝胶电解质、固态电解质和电解液中的一种或多种，电解液包括锂盐和非水溶剂。

在本申请一些实施例中，所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、 LiB(C₆H₅)₄、LiCH₃SO₃、LiCF₃SO₃、LiN(SO₂CF₃)₂、LiC(SO₂CF₃)₃、LiSiF₆、 LiBOB和二氟硼酸锂中的一种或多种。举例来说，锂盐选用LiPF₆，因为它可以给出高的离子导电率并改善循环特性。

所述非水溶剂可为碳酸酯化合物、羧酸酯化合物、醚化合物、其它有机溶剂或它们的组合。

上述碳酸酯化合物可为链状碳酸酯化合物、环状碳酸酯化合物、氟代碳酸酯化合物或其组合。

上述链状碳酸酯化合物的实例为碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯 (DMC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)、碳酸甲乙酯(MEC)及其组合。所述环状碳酸酯化合物的实例为碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、丙酸丙酯(PP)及其组合。所述氟代碳酸酯化合物的实例为碳酸氟代亚乙酯(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、碳酸三氟甲基亚乙酯及其组合。

上述羧酸酯化合物的实例为乙酸甲酯、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、己内酯、甲酸甲酯及其组合。

上述醚化合物的实例为二丁醚、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、四氢呋喃及其组合。

上述其它有机溶剂的实例为二甲亚砜、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、和磷酸酯及其组合。

在本申请一些实施例中，将上述正极极片、隔离膜、负极极片按顺序卷绕或堆叠成电极组件，之后装入例如铝塑膜中，注入电解液，化成、封装，即制成锂离子电池。随后，对制备的锂离子电池进行性能测试、电池容量测试以及电池穿钉测试。

本领域的技术人员将理解，虽然上面以锂离子电池进行了举例说明，本申请的电化学装置进一步包含其他任何合适的电化学装置。在不背离本申请公开的内容的基础上，这样的电化学装置包括发生电化学反应的任何装置，它的具体实例包括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。特别地，所述电化学装置是锂离子电池，包括锂金属二次电池、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。

本申请的电化学装置包含不同结构的电化学装置，实施例中以卷绕型锂离子电池作为实例，但是本申请的电化学装置可以包含叠片结构、多极耳结构的电化学装置，所有这些均包含在本申请的范围内。

本申请电化学装置的用途没有特别限定，其可用于现有技术中已知的任何用途。在一个实施例中，本申请的电化学装置可用于，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。

下面列举了一些具体实施例和对比例并分别对其进行电池容量测试以及电池穿钉测试以更好地对本申请进行说明。本领域的技术人员将理解，本申请中描述的制备方法仅是示范实施例，其他任何合适的制备方法均在本申请的范围内。

对比例1

采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，钴酸锂浆料的组成为97.8wt％钴酸锂(LCO)(其中钴酸锂的颗粒度为Dv50：13μm，Dv90：38μm)、0.8wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑， 85℃下烘干，并随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，其中冷压压力为60T，冷压速度40m/min，制备得到正极极片。其中，正极活性物质层的厚度为63μm。

采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，浆料组成为97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素钠(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，85℃下烘干，并随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，制备得到负极极片。

将锂盐LiPF₆与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯(PP)：碳酸亚乙烯酯(VC))＝20:30:20:28:2，质量比)按质量比8：92配制而成的溶液作为锂离子电池的电解液。

将正极极片和负极极片进行卷绕，正极极片和负极极片之间以聚乙烯隔离膜进行分隔，从而制备得到卷绕型电极组件。电极组件经顶侧封、喷码、真空干燥、注入电解液、高温静置后进行化成及容量，即可得到成品锂离子电池。

对比例2

采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层小颗粒磷酸铁锂浆料，包括第一正极活性物质(其中磷酸铁锂的颗粒度为Dv50：3μm， Dv90：10μm)。磷酸铁锂浆料的组成为95.6wt％磷酸铁锂(LiFePO₄)、 3.0wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，形成厚度为5μm的第一正极活性物质层，在85℃下烘干，并随后进行冷压，其中冷压压力为40T，冷压速度40m/min；在冷压后的第一正极活性物质层上继续涂布一层钴酸锂浆料，浆料组成为97.8wt％钴酸锂(LCO)(其中钴酸锂的颗粒度为Dv50： 13μm，Dv90：38μm)、0.8wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，两层活性物质总质量和实施例1中活性物质总质量相等，在85℃下烘干，并随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，其中冷压压力范围为60T，冷压速度40m/min，制备得到正极极片。

采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，浆料组成为97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素钠(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)，在85℃下烘干，并随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，制备得到负极极片。

将锂盐LiPF₆与非水有机溶剂(碳酸乙烯酯(EC)：碳酸二乙酯(DEC)：碳酸亚丙酯(PC)：丙酸丙酯(PP)：碳酸亚乙烯酯(VC)＝20:30:20:28:2，质量比)按质量比8：92配制而成的溶液作为锂离子电池的电解液。

对比例3

采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层钴酸锂浆料，钴酸锂浆料的组成为97.8wt％钴酸锂(LCO)(其中钴酸锂的颗粒度为Dv50： 13μm，Dv90：38μm)、0.8wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，极片经烘干后在电极组件的第一空箔区(所述电极组件外部且其相对面覆盖正极活性物质层的单面空箔区)涂布一层绝缘层浆料，浆料组成为10％的聚偏氟乙烯+90％氧化铝颗粒，涂布厚度5um，控制涂布速度，保证涂布区域的覆盖度≥90％，涂布完成后进行干燥，随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，其中冷压压力范围为60T，冷压速度40m/min，制备得到正极极片。

采用铜箔作为负极集流体，在铜箔表面均匀的涂布一层石墨浆料，浆料组成为97.7wt％人造石墨、1.3wt％羧甲基纤维素钠(CMC)以及1.0wt％丁苯橡胶(SBR)的组合，在85℃下烘干，并随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，制备得到负极极片。

实施例1

采用铝箔作为正极集流体，在铝箔表面均匀的涂布一层小颗粒磷酸铁锂浆料，包括第一正极活性物质(其中磷酸铁锂的颗粒度为Dv50：3μm， Dv90：10μm)。磷酸铁锂浆料的组成为95.6wt％磷酸铁锂(LiFePO₄)、 3.0wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，形成厚度为5μm的第一正极活性物质层，在85℃下烘干，烘干后在第一正极活性物质层上继续涂布一层钴酸锂浆料(第二正极活性物质层的浆料)，浆料组成为97.8wt％钴酸锂(LCO)(其中钴酸锂的颗粒度为Dv50：13μm，Dv90：38μm)、 0.8wt％聚偏氟乙烯(PVDF)和1.4wt％导电炭黑，两层活性物质的总质量和对比例1中活性物质总质量相等，极片经烘干后在电极组件的第一空箔区(所述电极组件外部且其相对面覆盖正极活性物质层的单面空箔区)涂布一层绝缘层浆料，浆料组成为10％的聚偏氟乙烯+90％氧化铝颗粒，控制涂布速度，保证第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为1，且绝缘层涂布区域的覆盖度为90％，涂布完成后进行干燥，随后进行冷压、裁片、分切，在85℃的真空条件下干燥4h，制备得到正极极片，其中冷压压力为 60T，冷压速度40m/min。

实施例2

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例2中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为0.2。

实施例3

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例3中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为0.5。

实施例4

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例4中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为0.8。

实施例5

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例5中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为1.5。

实施例6

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例6中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为2。

实施例7

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例7中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为3。

实施例8

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例8中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为5。

实施例9

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例9中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为7。

实施例10

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例10中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为10。

实施例11

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例11中的第一正极活性物质层的厚度为0.5μm。

实施例12

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例12中的第一正极活性物质层的厚度为1μm。

实施例13

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例13中的第一正极活性物质层的厚度为2μm。

实施例14

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例14中的第一正极活性物质层的厚度为3μm。

实施例15

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例15中的第一正极活性物质层的厚度为7μm。

实施例16

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例16中的第一正极活性物质层的厚度为10μm。

实施例17

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例17中的第一正极活性物质层的厚度为15μm。

实施例18

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例18中的第一正极活性物质的Dv90为2μm。

实施例19

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例19中的第一正极活性物质的Dv90为5μm。

实施例20

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例20中的第一正极活性物质的Dv90为15μm。

实施例21

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例21中的第一正极活性物质的Dv90为20μm。

实施例22

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例22中的绝缘层涂布区域的覆盖度为50％。

实施例23

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例23中的绝缘层涂布区域的覆盖度为60％。

实施例24

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例24中的绝缘层涂布区域的覆盖度为70％。

实施例25

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例25中的绝缘层涂布区域的覆盖度为80％。

实施例26

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例26中的绝缘层涂布区域的覆盖度为95％。

实施例27

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例27中的绝缘层涂布区域的覆盖度为98％。

实施例28

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例28中的绝缘层涂布区域的覆盖度为99％。

实施例29

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例29中的绝缘层涂布区域的覆盖度为100％。

实施例30

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例30中的正极极片经烘干后在锂离子电池中所有的空箔区涂布一层绝缘层。

实施例31

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例31中的正极极片经烘干后在电极组件的第一空箔区(所述电极组件外部且其相对面覆盖正极活性物质层的单面空箔区)以及第二空箔区(所述电极组件外部两面皆无正极活性物质覆盖的双面空箔区)都涂布一层绝缘层。

实施例32

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是实施例32中的正极极片经烘干后在电极组件的第一空箔区(所述电极组件外部且其相对面覆盖正极活性物质层的单面空箔区)以及第三空箔区(所述电极组件内部的极耳焊接区)都涂布一层绝缘层。

对比例4

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是对比例4中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为0.1。

对比例5

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是对比例5中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为15。

对比例6

与实施例1的制备方法相同，不同的地方是对比例6中的第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值为20。

上述实施例及对比例的锂离子电池成品完成后，纪录其成品的容量、厚度、宽度、长度以确定锂离子电池的体积能量密度。随后对上述实施例及对比例的锂离子电池进行电池容量测试及电池穿钉测试。

电池容量测试：

将待测的电化学装置(锂离子电池)在25±3℃环境中静置30分钟，以0.5C倍率恒流充电至电压至4.4V(额定电压)，随后以恒压充电直到充放电倍率达到0.05C时停止充电，并将待测的锂离子电池放置30分钟。之后再以0.2C倍率将电池放电至3.0V，并将待测的锂离子电池放置30分钟。最后取放电容量作为电池的实际电池容量。

锂离子电池能量密度＝放电容量/(锂离子电池的长度*宽度*厚度)。

电池穿钉测试：

取10枚待测的电化学装置(锂离子电池)在常温下以0.5C倍率恒定电流充电至电压4.4V，进一步在4.4V恒定电压下充电至电流0.05C，使其处于4.4V满充状态。之后在常温条件下对锂离子电池进行穿钉，采用直径为4mm钉子(钢钉，材质为碳钢，锥度为16.5mm，钢钉总长为100mm)，以30mm/s的穿钉速度穿钉，穿钉深度以钉子锥度穿过锂离子电池为准，观察锂离子电池是否产烟、起火或爆炸。若没有则认为锂离子电池通过穿钉测试。

各个实施例以及对比例的实验参数和测量结果如下表1所示。

表1

通过比较对比例1、2、3和实施例1可知，通过结合在正极活性物质层覆盖区域中采用双层结构的正极活性物质层以及在空箔区域中采用绝缘层，锂离子电池的穿钉测试通过率具有不同程度的改善，并且对其能量密度基本没有多大影响。

从对比例4-6和实施例1-10可知，随着第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值的增加，锂离子电池的能量密度会不断降低，对于第一正极活性物质层与绝缘层厚度的比值太低或太高的锂离子电池其穿钉通过率会下降。

从实施例11-17可知，随着第一正极活性物质层的厚度的增加，锂离子电池的能量密度会不断降低，相对的，锂离子电池的穿钉通过率会随第一正极活性物质层的厚度的增加而提升。

通过实施例18-21可知，随着第一正极活性物质的颗粒度Dv90的增加，其对于锂离子电池的能量密度没有什么影响，但过高的第一正极活性物质的颗粒度Dv90在导致锂离子电池其穿钉通过率下降。

通过实施例22-29可知，随着绝缘层覆盖度的增加，对于锂离子电池的能量密度没有什么影响，而绝缘层覆盖度的低于一定程度的锂离子电池的穿钉性能会降低。

通过实施例1和30-32可知，绝缘层可以设置在正极集流体所有空箔区(即不与负极活性物质面对的所有表面上)，其中仅在第一空箔区涂覆绝缘层的锂离子电池具有最高的的能量密度。

上文说明摘要整理出数个实施例的特征，这使得所属技术领域中具有通常知识者能够更加理解本申请的多种方面。所属技术领域中具有通常知识者可轻易地使用本申请作为基础，以设计或修改其他组合物，以便实现与此处申请的实施例相同的目的及/或达到相同的优点。所属技术领域中具有通常知识者亦可理解，这些均等的实例并未悖离本申请的精神与范畴，且其可对本申请进行各种改变、替换与修改，而不会悖离本申请的精神与范畴。虽然本文中所揭示的方法已参考以具体次序执行的具体操作加以描述，但应理解，可在不脱离本申请的教示的情况下组合、细分或重新排序这些操作以形成等效方法。因此，除非本文中特别指示，否则操作的次序及分组不是对本申请的限制。

Claims

1.一种电化学装置，其特征在于，其包括正极极片、隔离膜和负极极片，其中所述正极极片包括：

正极集流体；

第一正极活性物质层，其包括第一正极活性物质；

第二正极活性物质层，其包括第二正极活性物质，其中，所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体和所述第二正极活性物质层之间，且所述第一正极活性物质层设置于所述正极集流体与所述负极极片的负极活性物质层面对的第一表面上；以及

绝缘层，其中所述绝缘层设置于所述正极集流体不与所述负极极片的负极活性物质层面对的第二表面上。

2.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述电化学装置的电极组件为卷绕式结构，其中所述第二表面包括位于所述电极组件外部且其相对面为第一表面的第一空箔区、位于所述电极组件外部且其相对面不为第一表面的第二空箔区以及位于电极组件内部的第三空箔区。

3.根据权利要求2所述的电化学装置，其特征在于，所述绝缘层至少设置于所述第一空箔区上。

4.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质的平均粒径小于所述第二正极活性物质的平均粒径，且所述第一正极活性物质的平均粒径在0.2μm～15μm的范围内。

5.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质的体积累积90％的粒径为40μm以下。

6.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质的平均粒径与所述第二正极活性物质的平均粒径的比为1：1～1：40。

7.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质层的厚度为0.5μm～15μm，所述第二正极活性物质层的厚度为30μm～1000μm。

8.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质层的厚度与所述绝缘层的厚度的比值在0.2～10的范围内。

9.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述绝缘层的覆盖度至少为50％。

10.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质和所述第二正极活性物质各自独立地为钴酸锂、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、磷酸铁钠、磷酸钒锂、磷酸钒钠、磷酸钒氧锂、磷酸钒氧钠、钒酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料、镍钴铝酸锂或钛酸锂中的一者。

11.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述绝缘层包含无机粒子或聚合物，其中所述无机粒子为氧化铝、二氧化硅、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、二氧化锆、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一者，

所述聚合物为偏氟乙烯的均聚物、偏氟乙烯的共聚物、六氟丙烯的共聚物、聚苯乙烯、聚苯乙炔、聚乙烯酸钠、聚乙烯酸钾、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸、聚丙烯腈、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯中的一者。

12.根据权利要求1所述的电化学装置，其特征在于，所述第一正极活性物质层和所述第二正极活性物质层各自独立地包括粘结剂及导电剂，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、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、羧甲基纤维素钠、聚乙烯呲咯烷酮、聚乙烯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯或丁苯橡胶中的一者，及

所述导电剂为碳纳米管、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯、科琴黑或碳纤维中的一者。

13.一种电子装置，其特征在于，其包括权利要求1-12中任一权利要求所述的电化学装置。